地震作用下单层柱面网壳的动力稳定性能分析

以单层柱面网壳结构为研究对象,利用El-centro地震波对该类结构进行了时程地震反应分析,考察了结构的地震响应和抗震性能,研究了其在地震作用下的动力失稳特点。选取了几种几何尺寸不同的单层柱面网壳,分析了矢跨比和长跨比对单层柱面网壳动力稳定性能的影响。     

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。     

SMA三维隔震复合支座单层柱面网壳结构的地震响应

大跨空间结构具有空间跨度大,结构整体刚度大、受力合理、耗材少、重量轻等优点,在世界各地应用前景非常广阔。但在强震作用下,此种结构破坏严重,经济损失惨重。震害经验与理论研究表明地震动是一种复杂的多维运动,只考虑单分量水平地震作用是不够的,还应考虑竖向地震分量对整体结构的影响。在作者研制的SMA-叠层橡胶支座的基础上,针对竖向刚度大、竖向隔震效果不明显的问题,研制一种在上部串联加入碟形弹簧的新型三维隔震支座,并建立一典型的单层柱面网壳结构模型,在输入不同峰值地震动情况下,通过时程反应分析可见,SMA三维隔震支座下结构位移、加速度峰值与普通橡胶支座对比明显降低,时程曲线趋于平缓,典型的杆件轴力也有明显降低,说明了SMA三维隔震复合支座隔震效果更好。     

地震作用下单层柱面网壳倒塌机理分析与试验研究

考虑材料的Bauschinger效应、杆件损伤累积效应、杆件失稳及失稳后性能以及杆件失效与杆件断裂等因素分析单层柱面网壳结构的倒塌机理,并进行了试验研究.结果表明,地震作用下单层柱面网壳结构倒塌破坏主要原因是靠近纵边支座的斜杆端部形成塑性铰数量过多,甚至局部形成机构,结构整体刚度显著降低,无法承担地震作用.试验较好地证明了理论分析所得结论的正确性.     

单层柱面网壳的粘滞阻尼器减振分析

采用粘滞阻尼器减振系统对单层柱面网壳的减振效果进行了较为系统的分析，分别考虑了阻尼系数C0、结构自身阻尼比ζ、屋面质量和结构自身刚度对结构减振系数δ的影响，同时考察了设置阻尼器的数目以及阻尼器的位置的影响。通过较大规模参数化分析，基本了解了粘滞阻尼器减振系统在单层柱面网壳中的减振规律。     

单层柱面网壳弹塑性地震反应特征

本文对网壳结构的弹塑性抗震性能进行了探讨。根据结构弹性有限元理论，结合网壳结构受力特点，推导出网壳结构单元的弹塑性矩阵表达式。然后对单层柱面网壳结构的弹塑性地震反应进行了具体分析，给出了节点位移和杆件应力变化规律，并讨论了矢跨比变化对网壳弹塑性性能的影响，从而揭示出这类网壳的弹塑性地震反应特点。     

纵边落地支承单层柱面网壳强震倒塌机理及参数分析

采用基于荷载域的全过程分析方法对纵边落地支承单层柱面网壳的强震倒塌机理进行了研究.结果表明,该类型网壳呈现明显的沿跨度方向的单向受力特征,长宽比对其受力几乎没有影响;其强震倒塌具有很强的规律性,破坏类型均为动力强度破坏;矢跨比对能引起其倒塌的PGA有很大影响,但对其发展趋势并无固定的影响规律;屋面质量的增大及初始几何缺陷均会降低该类型柱面网壳的倒塌PGA,其降低程度因柱壳而异.     

单层鞍型网壳的抗震性能分析

采用子空间迭代法计算单层鞍型网壳的自振特性，利用圆管截面空间梁系弹塑性本构关系，用时程分析法计算单层鞍型网壳的弹塑性地震响应，通过对SDAP和ANSYS有限元程序计算结果比较分析，总结出单层鞍型网壳的自振特性、地震内力响应及地震内力系数随参数的变化规律。     

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。     

节点刚度对2008奥运羽毛球热身馆单层网壳稳定性影响研究

利用Matrix27单元，对节点半刚性问题进行了APDL二次开发。利用调整节点刚度程序，研究了节点刚度与特征值之间的曲线关系，并重点研究了节点刚度对单层网壳稳定性的影响。通过单层网壳中节点刚度的研究，得到了几点有益的结论，为该类结构的设计提供数据资料和依据。     

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。     

考虑土-结构相互作用双层柱面网壳在多点输入下的地震反应分析

目前对于网壳结构的地震反应研究大部分仍然采用一致输入,特别是没有考虑土-结构相互作用对网壳结构的影响。本文通过对大型有限元分析软件MSC.Nastran的二次开发,用等效线性化方法考虑土体的非线性,对土体采用三维实体单元建模,并对土体在基岩面上采用地震动的多点输入,计算分析了大跨度双层柱面网壳的动力反应,并且与一致地震动输入下网壳结构的地震反应进行了对比,考察了两者之间的差异,深入分析了考虑土-结构相互作用下,双层柱面网壳结构在多点输入和一致输入下的地震反应规律,并得出了一些重要结论。     

Dynamic behavior of single-layer latticed cylindrical shells subjected to seismic loading

The single-layer latticed cylindrical shell is one of the most widely adopted space-framed structures. In this paper, free vibration properties and dynamic response to horizontal and vertical seismic waves of single-layer latticed cylindrical shells are analyzed by the finite clement method using ANSYS software. In the numerical study, where hundreds of cases were analyzed, the parameters considered included rise-span ratio, length-span ratio, surface load and member section size. Moreover, to better define the actual behavior of single-layer latticed shells, the study is focused on the dynamic stress response to both axial forces and bending moments. Based on the numerical results, the effects of the parameters considered on the stresses are discussed and a modified seismic force coefficient method is suggested. In addition, some advice based on these rescarch results is presented to help in the future design of such structures.     

基于ANSYS的灵敏度分析及其在单层网壳中的应用

基于实验数据的灵敏度分析是一种可靠有效的分析方法,详细阐述了ANSYS中基于实验数据的灵敏度分析基本原理,为基于ANSYS的结构灵敏度分析提供参考;应用ANSYS对一个Schwedler型单层球面网壳进行了灵敏度分析,得出了几种结构响应对于杆件的灵敏度值,将不同位置的杆件对于几种结构响应的影响程度进行了量化,可为该类型单层网壳的设计及响应控制提供参考,通过对计算结果的分析验证了基于实验数据灵敏度分析的高效性和可靠性.     

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。     

Research on mode localization of reticulated shell structures

Reticulated shell structures (RSSs) are characterized as cyclically periodic structures. Mistuning of RSSs will induce structural mode localization. Mode localization has the following two features: some modal vectors of the structure change remarkably when the values of its physical parameters (mass or stiffness) have a slight change; and the vibration of some modes is mainly restricted in some local areas of the structure. In this paper, two quantitative assessment indexes are introduced that correspond to these two features. The first feature is studied through a numerical example of a RSS, and its induced causes are analyzed by using the perturbation theory. The analysis showed that internally, mode localization is closely related to structural frequencies and externally, slight changes of the physical parameters of the structure cause instability to the RSS. A scaled model experiment to examine mode localization was carried out on a Kiewit single-layer spherical RSS, and both features of mode localization are studied. Eight tests that measured the changes of the physical parameters were carried out in the experiment. Since many modes make their contribution in structural dynamic response, six strong vibration modes were tested at random in the experimental analysis. The change and localization of the six modes are analyzed for each test. The results show that slight changes to the physical parameters are likely to induce remarkable changes and localization of some modal vectors in the RSSs.