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单层鞍形网壳强动力荷载下破坏模式的研究

作　者: 栗荣刚
导　师: 吕晓寅；邢佶慧
学　校: 北京交通大学
专　业: 结构工程
关键词: 单层鞍形网壳自振特性破坏模式简谐荷载地震作用
分类号: TU399
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 64次
引　用: 2次
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内容摘要

近年来,随着大跨结构的迅速发展,研究人员对网壳结构的认识不断深入,网壳结构的动力非线性分析及动力失效机理分析得到研究者的广泛关注。单层鞍形网壳由于结构轻逸、造型优美和便于施工,在实际工程中应用较多,是单层网壳结构的一种重要基本形式。本文首先分析了单层鞍形网壳结构自振特性,然后在此基础上采用基于动力时程分析的非线性全过程分析方法,借助于有限元程序ANSYS,对单层鞍形网壳结构进行了系统参数分析。用自编的前、后处理程序,提取了最大节点位移、应变能、进塑性杆件比例等多项响应指标,并绘制了这些指标随激励幅值增大的变化曲线,分析了结构在不同方向、不同频率简谐荷载下的响应规律,在此基础上进一步分析了结构在不同方向地震波作用下的失效模式。评定了两种不同类型单层鞍形网壳结构在强动力作用下的性能,总结了结构的破坏模式及其各自响应特征,剖析网壳结构的失效机理。给出一些对工程实际有益的建议。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 绪论  10-19
  1.1 课题背景  10-14
    1.1.1 地震危害的严重威胁  10
    1.1.2 大跨及超大跨网壳结构的飞速发展  10-12
    1.1.3 研究现状及存在的问题  12-14
  1.2 本文主要工作  14-19
    1.2.1 研究思路、计算模型和数值分析方法  15-17
    1.2.2 主要工作内容  17-19
2 单层鞍形网壳的自振特性分析  19-32
  2.1 引言  19
  2.2 网壳结构自振特性的计算理论  19-20
  2.3 模型参数  20
  2.4 单层鞍形网壳结构自振特性初步分析  20-25
    2.4.1 模型A60-1/5-200结构自振特性分析  21-23
    2.4.2 模型B60-1/5-200结构自振特性分析  23-25
  2.5 不同参数对结构自振特性的影响  25-27
  2.6 单层鞍形网壳的线性谐响应分析  27-31
  2.7 本章小结  31-32
3 单层鞍形网壳在动力作用下的失效形式及典型算例  32-42
  3.1 引言  32
  3.2 其他类型单层网壳结构破坏模式的回顾  32-33
    3.2.1 单层球面网壳在动力荷载作用下的破坏模式  32
    3.2.2 单层柱面网壳在动力荷载作用下的破坏模式  32-33
  3.3 单层鞍形网壳在动力荷载作用下的破坏模式  33
  3.4 研究方法及响应指标的选定  33-34
  3.5 基本假定  34-35
    3.5.1 阻尼的选取  34-35
    3.5.2 材料属性定义  35
  3.6 典型算例  35-39
    3.6.1 算例一:模型B60-1/5-200在2.65Hz竖向简谐荷载下的作用  35-36
    3.6.2 算例二:模型B60-1/5-200在1.99Hz水平简谐荷载下的作用  36-39
  3.7 单层鞍形网壳不同破坏模式成因的探讨  39-40
  3.8 临界荷载的确定  40-41
  3.9 本章小结  41-42
4 单层鞍形网壳的简谐荷载分析  42-53
  4.1 简谐荷载频率的选择  42-43
  4.2 模型A60-1/5-200简谐荷载作用的动力分析  43-51
    4.2.1 模型A60-1/5-200水平简谐荷载作用的动力分析  43-45
    4.2.2 模型A60-1/5-200竖向简谐荷载作用的动力分析  45-47
    4.2.3 模型B60-1/5-200水平简谐荷载作用的动力分析  47-49
    4.2.4 模型B60-1/5-200竖向简谐荷载作用的动力分析  49-51
  4.3 网壳临界荷载和荷载频率的关系  51
  4.4 本章小结  51-53
5 单层鞍形网壳地震响应分析  53-65
  5.1 引言  53
  5.2 地震波的选取与调整  53-55
  5.3 模型A60-1/5-200在地震波作用下的失效情况  55-58
    5.3.1 水平地震波输入时失效情况  55-56
    5.3.2 竖向地震波输入时失效情况  56-57
    5.3.3 三向地震波输入时失效情况  57-58
  5.4 模型B60-1/5-200在地震波作用下的失效情况  58-61
    5.4.1 水平地震波输入时失效情况  58-59
    5.4.2 竖向地震波输入时失效情况  59-60
    5.4.3 三向地震波输入时失效情况  60-61
  5.5 高跨比的影响  61-64
    5.5.1 模型A变高跨比影响  62
    5.5.2 模型B变高跨比影响  62-64
  5.6 本章小结  64-65
6 结论  65-67
参考文献  67-69
附录 A  69-71
学位论文数据集  71

单层鞍形网壳强动力荷载下破坏模式的研究

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