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。     

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。     

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。     

多点冲击荷载作用下K6型单层球面网壳结构失效机理分析

为研究单层球面网壳结构在多点冲击荷载作用下的失效机理,在ANSYS/LS-DYNA中建立了60m跨度的Kiewitt 6型单层球面网壳结构的有限元模型,将整个网壳结构沿肋杆分成6个不同扇区,沿环杆分成5个不同环区,分别对网壳结构在同一环区和同一扇区受到多点冲击时的动力响应及冲击全过程能量传递的规律进行了分析研究。基于网壳结构失效变形特点,定义了多点冲击荷载作用下单层球面网壳结构的4类失效模式;根据整个冲击过程中能量的传递特点,揭示了单层球面网壳结构每类失效模式所对应的失效机理。     

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。     

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。     

火灾作用下单层球面网壳的非线性有限元分析

基于高大空间建筑火灾作用下的空气升温实用公式,按照欧洲规范规定的火灾高温作用下钢材的材料特性,考虑了温度对钢材特性的影响以及钢材屈服后的强化特征,对一凯维特单层网壳结构在火灾作用下的性能进行了非线性有限元分析,研究其在不同局部火灾作用下的温度场分布和位移特征,以及不同火源影响的最不利位置。结果表明：网壳结构在所有设计火源模型下的极限耐火时间都在20～30min左右;对于结构极限耐火时间,火源位置的影响大于火源面积的影响;结构中心向外延伸的第1环到第3环之间的区域,是结构抗火的薄弱部位。     

外部爆炸荷载作用下网壳结构的动力响应及其影响参数分析

运用ANSYS/LS-DYNA动力有限元软件建立了包含网壳杆件、檩托、檩条、铆钉、屋面板在内的精细化K8型单层球面网壳有限元模型,通过选择考虑材料应变率效应的钢材本构关系,采用流固耦合算法并考虑构件相互碰撞影响,对结构在外部爆炸荷载作用下的动力响应进行了数值模拟,获得了TNT炸药当量、爆炸点距离、杆件截面、矢跨比、支承条件、屋面板厚度、屋面荷载及屋面板形式等参数对结构动力响应的影响规律,可为网壳抗爆防护设计提供参考。网壳结构在外部爆炸荷载作用下,随着各参数取值的变化,存在"完好无损、局部凹陷、局部破坏、整体倒塌"四种破坏类型。     

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.     

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.     

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。     

Constraints on the source mechanism of harmonic tremors based on seismological, ground deformation, and visual observations at Sakurajima volcano, Japan

Vulcanian-type eruptive activity has occurred from the summit crater of Sakurajima volcano, Japan, since 1955. Over this period, harmonic tremors have commonly occurred either several hours after swarms of B-type earthquakes (herein termed HTB: Harmonic Tremor following B-type earthquake swarm) or immediately after explosive eruptions (herein termed HTE: Harmonic Tremor after an Eruption). In this study, we analyzed the spectra and particle motions of HTBs and HTEs. Both HTBs and HTEs have spectra with peaks at fundamental frequencies and higher frequencies that are integer multiples of the fundamental frequencies. The peak frequencies of HTBs remained within a certain range, whereas those of HTEs showed a gradual increase. The spectra of an HTB that occurred on 20 July 1990 had stable fundamental frequencies of 1.46–1.66 Hz and at least 9 peaks of higher modes; in contrast, the HTE that occurred 3 minutes after an explosive eruption at 11 h 15 m (JST) on 11 October 2002 showed clear frequency gliding from 0.8 to 3.7 Hz in the fundamental mode. The peak frequencies of higher modes of the HTE also showed an increase corresponding to the shift of the fundamental mode towards a higher frequency. Particle motion analysis mainly identified Rayleigh waves from the prograde elliptical motion at the deepest borehole station (HAR) and retrograde motions at the other shallower stations. Love waves were dominant at the stations north and south of the crater. The distribution patterns of Rayleigh and Love waves of HTBs are similar to those of HTEs. The nature of the dominant surface waves of both HTBs and HTEs suggest that the sources of harmonic tremors are located at a shallow depth, corresponding to a gas pocket in the uppermost part of the volcanic conduit. Differences in the temporal characteristics of the HTB and HTE spectra reflect the internal condition of the gas pocket: HTBs are associated with inflation of the conduit, whereas HTEs occur following an eruption, associated with deflationary ground deformation. HTBs are caused by resonance of the gas pocket embedded beneath the lava dome. Although HTEs occur within the open conduit, the small size of vents enables resonance within the bubbly magma conduit. The positive gliding of dominant peaks toward higher frequencies is interpreted to result from shortening of the bubbly magma conduit due to a rise in the bubble nucleation level; this rise results from the re-pressurization that accompanies the ascent of magma from deep within the reservoir.     

垂直向地震作用对节理岩体失稳破坏的影响

基于线弹性断裂力学理论分析了垂直向地震作用对节理岩体地震动力破坏的影响。在仅考虑峰值时,最不利的单向地震动加速度方向是水平倾向坡外,双向则依据破裂机制是拉剪或压剪,加速度分别是水平倾向坡外与向下或向上的组合。地震动的幅值、作用方向及双向地震动的组合都可使岩体的破坏机制发生转化,并且是突变的、不可逆的。较低峰值的双向地震动产生的应力强度因子可能大于较高峰值的单向地震动所产生的应力强度应子。在岩体节理分布特征和静态应力场一定的初始条件下,第一个导致岩体中产生破裂的地震动加速度幅值及其方向的组合唯一地决定了岩体不可逆破坏发展的方向、机制及最终的破坏特征,其复杂性远大于静力作用时的情况。对岩体地震动力破坏问题的认识应充分考虑垂直向地震动的重要影响。     

近断层地震动作用下输电塔-导线体系反应分析

首先在考虑了导线的几何非线性基础上,建立了输电塔-导线体系的简化空间有限元分析模型.其次对体系按纵向和侧向分别进行了自振特性分析.最后在近断层地震动、人造波和El Centro波作用下,利用非线性时程分析法研究了体系的地震反应特性.文中给出的输电塔的计算结果表明：（1）导线明显增加了输电塔的纵向基本自振周期,而对侧向振动周期几乎没有影响;（2）近断层地震动和其它地震动作用相比,输电塔的反应相差不大;（3）近断层地震动显著增大了导线的位移反应,尤其是侧向;（4）导线对体系纵向地震反应影响较大,对侧向地震反应影响较小.     

循环荷载对上海软土动力特性影响规律的试验研究

为研究上海第4层软土在循环荷载作用下的动力特性变化规律,采用原状土进行室内动三轴试验,分析不同动应力比和频率对上海第4层软土动强度的影响。试验结果表明:对于上海第4层软土,其剪切模量与应变关系曲线几乎不受动应力比和频率的影响;剪切模量的下降主要发生在应变0~1%阶段;由于应变速率效应的影响,高频率时试样破环所需的循环次数要大于低频率时;动应力比达到0.2时土样才发生破坏;在土的不同应变阶段,频率对应变增幅的影响效果不同。