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罕遇地震下双层球面网壳的弹塑性动力响应分析

作　者: 刘河江
导　师: 邓华
学　校: 浙江大学
专　业: 结构工程
关键词: 双层网壳球面网壳罕遇地震破坏模式弹塑性响应等效弹塑性滞回模型
分类号: TU311.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 76次
引　用: 2次
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内容摘要

罕遇地震下结构的弹塑性反应特点是制定网壳面向大震设计及抗震措施的主要依据,但目前相关研究比较薄弱。本文针对双层球面网壳在罕遇地震下的动力反应特点及影响因素进行系统分析和研究。相对已有研究的主要改进有：考虑了网壳和下部结构的协同工作；考虑了网壳杆件出现受压屈曲的情况；分析模型的杆件截面均按满应力优化法确定。本文重点分析了支座连接条件、下部结构对称性、矢跨比和跨度大小四种结构因素对双层球面网壳在罕遇地震下的弹塑性响应特点的影响。论文主要研究内容和结论如下：(1)考察了四种结构因素对模型的动力特性和小震下结构的地震反应特点影响。研究表明,当下部结构非对称或网壳跨度较大时,竖向地震作用贡献较大并在网壳跨中杆件产生较大内力。而当下部结构对称或网壳跨度较小时,水平地震贡献较大并会对网壳支座附近杆件产生较大内力。对按非抗震工况进行满应力设计的72个模型,其构件截面均不因小震验算而调整。(2)下部结构刚度以及网壳支座连接条件是造成双层球面网壳在罕遇地震下的动力响应与非地震荷载效应之间差异的主要因素。对于网壳支座为弹性连接或下部结构刚度较弱时,塑性杆件主要分布在临支座区域;而对于网壳支座为刚性连接且下部结构刚度较强时,塑性杆件主要在中部区域。(3)高矢跨比也是造成罕遇地震下结构动力响应与非地震荷载效应出现差异的重要原因。特别是对于上下部结构刚性连接的大跨度网壳,高矢跨比的影响还会占主要,甚至会造成塑性杆件的分布区域改变,以及塑性杆件数量和塑性应变大小的明显增加。(4)不同地震波会对网壳塑性杆件数量和残余塑性应变大小造成明显的差异,但对于塑性杆件的分布区域影响较小。(5)从残余变形的角度来看,8度罕遇地震下所有双层球面网壳模型极少出现倒塌现象,说明此类结构可较为容易地满足“大震不倒”的设计要求。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-21
  1.1 引言  11-14
  1.2 结构地震计算方法  14-19
    1.2.1 反应谱法  14-15
    1.2.2 直接动力分析法  15-16
    1.2.3 随机振动法  16-17
    1.2.4 推覆分析法  17-18
    1.2.5 四种分析方法的比较  18-19
  1.3 双层球面网壳抗震分析研究现状  19-20
  1.4 本文主要工作  20-21
第二章双层球面网壳结构弹塑性时程分析理论  21-32
  2.1 多自由度体系地震作用瞬态动力分析  21-22
  2.2 一般分析过程  22-23
  2.3 Newmark-β法  23-25
    2.3.1 拟静力方程的推导  23-24
    2.3.2 参数选取  24-25
    2.3.3 Newmark-β法的改进  25
  2.4 分析模型的计算参数选取  25-31
    2.4.1 阻尼系数  25-27
    2.4.2 地震波选取  27-29
    2.4.3 本构关系  29-31
  2.5 本章小结  31-32
第三章常遇地震下双层球面网壳的抗震性能分析及设计  32-53
  3.1 考察的双层球面网壳模型  32-35
  3.2 模型的满应力优化设计  35-37
  3.3 多遇地震作用下的构件验算  37-52
    3.3.1 计算模型  38
    3.3.2 四种结构因素下模型的动力性能对比分析  38-49
    3.3.3 反应谱分析计算参数  49
    3.3.4 地震作用计算  49-52
  3.4 本章小结  52-53
第四章罕遇地震下弹塑性动力响应特点  53-67
  4.1 塑性变形杆件分布区域  53-55
  4.2 塑性变形杆件数量  55-57
  4.3 塑性应变大小  57-61
  4.4 下部结构的影响  61
  4.5 震后残余位移  61-62
  4.6 地震波影响  62-66
  4.7 本章小结  66-67
第五章结论和展望  67-70
  5.1 本文主要结论  67-68
  5.2 后续工作的建议  68-70
参考文献  70-72

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