张弦网壳结构的自振特性及地震响应分析

对安徽大学体育馆屋盖张弦网壳结构的动力特性进行了分析,采用时程分析法对改变矢跨比的张弦网壳结构进行水平、竖向地震作用分析。分析结果表明,张弦网壳结构的自振频率密集,结构的低阶整体振型以竖向振动为主,刚性网壳下布置索杆施加初始预应力可以提高结构竖向刚度并由此提高结构基频;结构空间刚度的变化决定结构在不同方向地震作用响应的特点。     

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。     

基于SMA隔震支座的双层球面网壳结构地震响应分析

采用橡胶支座的隔震方式是目前较成熟的隔震技术,但橡胶支座存在着水平变形大、阻尼较小、耗能不足等问题。SMA-橡胶复合隔振支座充分利用了形状记忆合金(SMA)丝的超弹性特点,在支座工作时起到恢复力主要补充作用,使得支座在抗侧移能力和耗能方面都得到了加强。通过建立双层球面网壳模型,对其在普通橡胶支座和SMA复合橡胶支座两种不同工况下的隔震效果进行对比分析,说明在采用后者的双层球面网壳结构其杆件的内力值和节点位移值都明显降低,受拉的上弦杆和受压的下弦杆无论是受力峰值及其杆件数量都有所减少,提高了网壳结构的变形协调能力,限制了网壳结构薄弱杆件的破坏,SMA复合橡胶支座起到了较好的减震耗能作用,对双层球面网壳的隔振作用优于橡胶支座。     

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。     

单层网壳结构振动压电控制分析与试验研究

通过试验,研究自主研发的压电主动杆件在单层网壳结构中的主动智能控制问题.利用集传感器、作动器和承受荷载等功能于一体的压电主动杆件,对网壳结构的地震响应振动实施主动智能控制.结果表明,这种压电主动构件作为网壳结构的内在控制源,可以有效地控制网壳结构的地震响应,起到抑制网壳振动的作用.     

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。     

摩擦摆隔震双层球面网壳结构的多维地震响应

将摩擦摆(FPS)引入到网壳结构的隔震控制中。文中首先阐明了FPS的工作机理和本构关系,建立了FPS隔震网壳结构的振动方程。通过双层球面网壳结构的数值算例考察了隔震和无控结构在单向和三向地震作用下的振动响应以及FPS的控制效果。研究结果表明,FPS具有良好的隔震和耗能效果,可有效地应用于球面网壳结构的振动控制。     

膜型网壳结构抗震性能研究

本文采用子空间迭代法分析了单层膜型网壳结构的自振特性;推导了大跨空间结构几何非线性地震响应时程分析的计算过程,编制相应的计算程序,用振型分解反应谱法与时程法进行了结构地震响应特性分析。研究表明:膜型网壳结构的抗震性能比较好;用反应谱法分析时,水平地震作用下截断振型取15、竖向地震作用下取60可满足工程设计要求;用反应谱法计算结构竖向地震响应是安全可靠的,但进行水平地震响应分析时,最终还需用时程法进行验算。     

凯威特单层球面网壳结构隔震分析

将凯威特网壳结构的固定支座设置成隔震支座,分别采用弹簧支座和粘弹阻尼支座对结构进行了隔震控制。在有控和无控状态下,计算了凯威特网壳结构的自振频率,初步分析了凯威特网壳结构的隔震控制机理。分别在常遇和罕遇各三种地震作用下,对网壳结构进行了时程分析,对网壳结构的最大水平位移、隔震支座的最大水平位移、最大支座反力和网壳结构的杆件轴力进行了数值计算。研究结果表明：两种隔震装置均有效地控制了凯威特网壳结构的支座反力和杆件轴力,粘弹阻尼支座还明显地减少了隔震支座的水平位移和隔震结构的水平位移。隔震方法对于大跨网壳结构的减振是有效的。     

高层隔震建筑三维地震响应

对某高层框架－筒体结构进行了三维有限元时程分析，考虑了基础夹层橡胶了隔震垫的弹塑性特性和粘滞阻尼，分析了结构在地震波作用下的动力响应，为高层建筑中推广应用基础隔震技术提供了理论依据。     

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。     

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。     

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。     

新型索承网壳结构非线性地震反应特性和参数分析

本文根据新型大跨空间杂交结构———索承网壳结构的受力特点,选用梁元、杆元和索元的混合有限元模型,给出了一种有效的适用于该类结构的非线性动力响应的增量、迭代有限元计算方法。以K8型索承网壳结构为研究对象,进行了时域内的三向地震作用下的非线性反应分析。计算结果表明,该结构具有良好的抗震性能。文中针对地震响应的主要影响参数,对其地震响应规律作了系统的研究,得出矢跨比和撑杆长度是抗震设计的主要控制参数等有应用价值的结论。     

Optimal topology design of replaceable bar dampers of a reticulated shell based on sensitivity analysis

In this study,a method for control of reticulated shells is proposed and its practicality is demonstrated.The control is implemented by replacing selected bars of the shell with passive viscoelastic dampers.By applying the eigenvalue perturbation technique and the earthquake spectrum concept,the sensitivities of various topologies of the shell are analyzed,and the optimal topology is determined by taking their symmetries into consideration.The results of this research show that common damper topologies are not effective for all types of responses and recorded earthquakes.The optimal topology identifi ed requires a minimal number of dampers for each type of earthquake record.The displacement control effect of the dynamic responses of the optimal topology is 10% – 20%; the acceleration control effect is also about 10% – 20%; and the axial force control effect is as much as 30% – 45%.Furthermore,the incremental dynamic analysis(IDA) method is used to investigate the stability of the controlled shell.The results show that the dynamic stability of the controlled shell is well preserved when it is vibrated under vibration and is better than the uncontrolled shell.The ultimate load increased by 10% and the elements entered into the plastic stage when the peak acceleration reached 580 Gal,which is 200 Gal larger than the uncontrolled shell.     

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.     

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.     

渡口河大桥地震响应分析

渡口河大桥为在建宜万线上的一座高墩大跨度连续刚构桥,为了研究其地震响应特性,分别按桩土连续梁模式、桩土空间刚架模式来模拟桩土共同作用,建立了相应的空间有限元模型,采用数值模拟方法合成了桥址处地震动时程。研究比较了这两种模型和不考虑桩土作用模型按反应谱输入方式下结构的地震响应,并对地震竖向分量的影响、不同波速的行波效应进行了探讨。通过分析计算,得出了一些对实际工程有意义的结论。     

拱坝非线性地震反应分析

以乌东德拱坝为对象,进行了拱坝非线性地震反应分析。结果表明:坝体损伤区域明显大于坝体混凝土按线弹性材料计算时最大主应力超过抗拉强度的区域,说明传统方法低估了拱坝的开裂范围,偏于危险;考虑基岩的非线性后,坝体损伤总体上要有所减小;坝基岩体剪胀角对坝基岩体的屈服和坝体混凝土的损伤都有影响,但是规律不明确,因此应该进行基岩剪胀角的敏感性分析。