单层球面网壳在地震下的响应特性与失效机理

针对单层球面网壳在地震作用下的响应进行了大量算例分析，探讨了结构失效特点，从宏观和微观综合多项指标给出结构强震失效的判别方法。在频域响应分析的基础上阐述了网壳结构动力作用的特点，总结了单层球面网壳的地震下的破坏特征及失效机理。     

单层球面网壳强震失效机理及参数影响研究

基于OpenSEES软件平台,建立了凯威特型单层球面网壳的纤维模型,通过增量动力分析方法,研究了球面网壳的塑性发展过程,判定了网壳结构的破坏类别;通过分析杆件纤维应力随时间的变化,杆件的塑性发展,以及失效杆件的位置分布,揭示单层球面网壳结构的倒塌机理。在此基础上,分析了跨度、矢跨比以及屋面质量对地震作用下单层球面网壳极限承载力的影响,可为工程设计提供参考。     

单层连方型球面网壳与下部支承结构协同工作的强震失效研究

基于ABAQUS有限元分析,研究了单层连方型球面网壳结构在90种工况下的3种失效模式:弱支承结构失效模式、强支承结构失效模式和中等支承结构失效模式。不同失效模式下结构所能承受的极限加速度有较大差别。结构处于弱支承或强支承状态时失效极限荷载较低,处于中等支承时失效荷载较高;在由弱或强支承向中等支承过渡的区间,结构的失效荷载呈现逐渐增加的趋势。当上下部结构刚度比较匹配时,二者才能充分发挥抗震性能,同时结构的极限承载力也会相对较高。下支承柱刚度是影响结构失效模式和极限荷载的主要因素之一,研究结果表明,随着支承刚度的增加,结构极限荷载呈先增加后减小的趋势。随着屋面等效荷载的增加,结构的极限承载力将会降低,在地震中更容易发生破坏。     

简谐荷载下单层球面网壳动力失效机理研究

以具有实际工程意义的40m跨度K8型单层球面网壳为研究对象,采用ANSYS程序的Pipe20单元,考察不同矢跨比网壳在不同频率的简谐荷载作用下,随着荷载幅值的逐渐增大,其宏观和微观响应的变化,详细阐述了2类破坏行为的规律,并通过一定规模的参数分析,给出单层球面网壳动力强度破坏判别准则.     

黏滞阻尼器在单层网壳结构中的优化布置

目前采用黏滞阻尼器对单层网壳结构进行减振控制时,阻尼器最优布置位置通过试算确定。针对此问题,推导了地震作用下黏滞阻尼器耗能公式,提出了以能量比例系数为评价指标的阻尼器优化布置准则。以单层球面网壳和单层柱面网壳为例,对比分析了地震作用下分别采用优化布置准则与现有布置方式布置阻尼器时结构最大节点位移减振系数,验证了所提出优化布置准则的正确性及在单层球面网壳和单层柱面网壳中的适用性。     

凯威特型索承网壳结构的自振特性及参数分析

索承网壳结构是由单层球面网壳和去掉上层索的张拉整体结构组成的一种跨越能力大、经济合理的新型杂交空间结构。选用梁元、杆元和索元的混合有限元模型，采用分块Lanczos法，对凯威特型索承网壳结构的自振特性及其影响因素进行了系统分析研究，并与单层网壳结构进行比较，得出了可用于工程实践的结论，对其抗震、抗风性能分析研究以及工程应用有参考价值。     

大跨度球面网壳结构的风振系数研究

大跨度球面网壳结构应用日趋广泛,其结构特点使风荷载常常起主要甚至是控制作用,风振动力响应研究日益受到关注与重视。本文讨论了网壳结构风振响应时程分析计算方法,并采用节点位移风振系数来衡量网壳结构风振特性。对角锥型双层球面网壳结构进行了不同几何参数即跨度、矢高、球壳厚度等多种情况下的位移风振系数的研究,得出该类网壳的风振系数随几何参数的变化规律,并回归出计算公式,为双层球面网壳结构的抗风设计提供参考。     

双层球面网壳动力失效分析及地震损失评估

双层球面网壳结构是一种缺陷敏感型结构,影响结构动力失效的初始缺陷主要有杆件的初弯曲、杆件的残余应力和结构节点的初始安装偏差3种。本文首先利用有限元软件ANSYS的二次开发功能开发了可以考虑初始弯曲和残余应力的杆单元,接着利用动力增量法(IDA)系统地研究了这3种缺陷对结构动力失效的影响,最后总结提出了考虑缺陷的双层球面网壳结构的抗震损失评估方法。     

网壳结构的粘弹阻尼器减振分析

本文将粘弹阻尼器引入网壳结构，针对网壳结构粘弹阻尼器减振系统，编制了有限元分析程序，利用该程序对单层球面网壳和单层柱面网壳进行了大量的减振分析。计算结果表明，粘弹阻尼器减振系统对大跨网壳结构的减振效果是十分明显的，是一种适合大跨网壳结构的减振系统。     

地震作用下单层球面网壳结构的动力稳定性

本文以具有实际工种意义的40m跨度K8型单层球面网壳结构为研究对象，研究了其在地震作用下的动力失稳特点，提出了动力稳定性判别方法。系统分析了各种因素对网壳结构动力稳定性临界荷载的影响，其中包括：水平地震作用、竖向地震作用和三向地震作用的影响；考虑材料弹塑性的影响；不同地震输入的影响；初始几何缺陷的影响；不同矢跨比和不同杆件截面的影响。     

三维隔震单层球面网壳结构频率相关变阻尼半主动控制

在不同频率特征的地震动作用下,三维隔震单层球面网壳结构隔震层最优阻尼设计不同.文中基于单自由度体系加速度传递率函数,提出一种地震动主频相关的加速度阈值变阻尼半主动控制方法以及地震动主频分区识别方法.基于ABAQUS软件的DLOAD子程序,开展了三维隔震单层球面网壳被动控制与半主动控制有限元计算,对节点加速度、杆件轴力进...     

强震下四边钢柱支承单层柱面网壳弹塑性地震响应研究

采用集中塑性铰理论和SAP2000结构分析软件,对某体育练习馆（钢柱周边支承单层柱面网壳）整体结构进行了强震下弹塑性地震响应分析。分析中考虑了几何和材料双重非线性影响,获得了节点位移响应、杆件塑性铰的分布特征和结构的整体变形与失效形态,并评定了整体结构在强震下的极限承载力与失效类型。结果表明：该结构在强震下的失效界限地震加速度峰值为1260gal,最大竖向变形为短向跨度的1/163,满足＂避难与救灾建筑结构＂的抗震性能设防要求;结构的失效类型为动力失稳破坏,临界失效时出现塑性铰的杆件较少,结构塑性发展程度不充分;由整体稳定控制的单层柱面网壳在满足稳定承载力的要求下具有较大的抗震潜能。     

节点刚度对单层柱面网壳地震响应及内力的影响分析

论文首先采用壳单元Shell163建立了单层柱面网壳模型,同时利用壳单元模拟了焊接空心球节点,并通过计算验证了模拟方法的合理性。然后,通过调节空心球节点的厚度,考察了节点刚度变化对单层柱面网壳地震响应的影响,分析结果表明,在强震作用下节点刚度变化对网壳节点响应与杆件内力的影响均较大,建议在进行此类结构的动力分析时考虑节点刚度的影响。     

Strength failure of spatial reticulated structures under multi-support excitation

Under strong earthquakes, long-span spatial latticed structures may collapse due to dynamic instability or strength failure. The elasto-plastic dynamic behaviors of three spatial latticed structures, including two double-layer cylindrical shells and one spherical shell constructed for the 2008 Olympic Games in Beijing, were quantitatively examined under multi-support excitation (MSE) and uniform support excitation (USE). In the numerical analyses, several important parameters were investigated such as the peak acceleration and displacement responses at key joints, the number and distribution of plastic members, and the deformation of the shell at the moment of collapse. Analysis results reveal the features and the failure mechanism of the spatial latticed structures under MSE and USE. In both scenarios, the double-layer reticulated shell collapses in the "overflow" mode, and the collapse is governed by the number of invalid plastic members rather than the total number of plastic members, beginning with damage to some of the local regions near the supports. By comparing the numbers and distributions of the plastic members under MSE to those under USE, it was observed that the plastic members spread more sufficiently and the internal forces are more uniform under MSE, especially in cases of lower apparent velocities in soils. Due to the effects of pseudo-static displacement, the stresses in the members near the supports under MSE are higher than those under USE.     

单层球面网壳结构的柱顶隔震研究

以带下部混凝土支承结构的单层联方型球面网壳为研究对象,针对工程实际中支承刚度过强的情形,提出了柱顶隔震的方法,从而改善了整体结构的抗震性能。非线性时程分析表明,多遇地震作用下LRB能在一定程度上降低支座反力,且使支座反力分布趋于均匀,降低了支座设计的要求;罕遇地震作用下LRB支座基本进入塑性状态,支座反力维持在屈服力附近,与原结构相比有大幅度的降低,支座滞回曲线饱满,同时上部网壳的塑性发展程度大大减轻,基本保持为弹性,取得了良好的减震效果。