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强震作用下球面网壳动力强度破坏研究

哈尔滨工业大学学报 2004年第6期36卷 722-725页

作者：范峰钱宏亮邢佶慧支旭东沈世钊哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

为全面认识壳结构塑性发展全过程,以单层K8型球面网壳结构为例,采用ANSYS程序专有的Pipe20单元,对网壳结构的塑性内力重分布、网壳杆件进入塑性比率、杆件截面进入塑性程度、构件塑性变形、结构塑性位移、结构关键节点位移等随地震加速... 详细信息

为全面认识壳结构塑性发展全过程,以单层K8型球面网壳结构为例,采用ANSYS程序专有的Pipe20单元,对网壳结构的塑性内力重分布、网壳杆件进入塑性比率、杆件截面进入塑性程度、构件塑性变形、结构塑性位移、结构关键节点位移等随地震加速度幅值的全过程响应进行了全面分析.获得了对球面网壳结构有关塑性发展和动力强度破坏行为的认识,较完整地建立了网壳结构高烈度强震分析的实用方法.

关键词：网壳结构强震动力强度破坏塑性延性

强震作用下大跨度拱形立体桁架结构动力强度破坏研究

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强震作用下大跨度拱形立体桁架结构动力强度破坏研究

作者：芦燕天津大学

学位级别：硕士

大跨度拱形立体桁架结构作为空间结构的一种结构形式,该结构体系在火车站无站台柱雨棚中得到广泛应用的同时,在其他公共建筑中也有一定的发展空间。大型公共建筑的局部或整体结构的倒塌事故时有发生,其造成的人员财产损失巨大。目前针... 详细信息

大跨度拱形立体桁架结构作为空间结构的一种结构形式,该结构体系在火车站无站台柱雨棚中得到广泛应用的同时,在其他公共建筑中也有一定的发展空间。大型公共建筑的局部或整体结构的倒塌事故时有发生,其造成的人员财产损失巨大。目前针对大跨度拱形立体桁架结构体系的研究只限于静力分析及地震作用的动力响应研究,而强震作用下该结构的倒塌破坏机理却鲜有文献报道。本文对强震作用下大跨度拱形桁架结构体系的动力强度破坏进行研究,获得拱形立体桁架结构有关塑性发展和动力强度破坏行为的认识,建立动力强度破坏准则,为大跨度拱形立体桁架结构体系的应用推广,结构的抗震性能理论研究提供重要参考。本文以北戴河火车站无站台柱雨棚的单榀拱形立体桁架结构为例,选取三向Elcentro波和三向天津波为地震输入,进行弹塑性时程分析。随着荷载幅值增加,对结构进入塑性的杆件比例、最大应力杆件的相对塑性应变值以及最大节点位移响应的全过程进行了全面详细的观察。同时,综合考虑了三向地震输入与仅水平输入、不同结构矢跨比、不同桁架高度以及不同桁架柱段高度等因素的影响,对该结构的动力强度破坏进行参数化分析。研究表明:随着荷载幅值增加,结构刚度逐渐弱化;节点振动偏移平衡位置越来越大,但基本上保持比较平稳的振动,位移时程曲线没有突然的发散点;塑性深入的发展使整个结构不断发生内力重分布,结构失去承载能力,这是典型的强度破坏。从结构参数化分析得出:三向地震输入比仅水平向地震输入时结构强度破坏的加速度幅值低;矢跨比对拱形桁架的动力强度破坏的加速度幅值有显著影响。随着矢跨比的增加,动力强度破坏的加速度幅值呈线性下降趋势;桁架高度不同,结构的动力强度破坏的加速度幅值也不同,桁架高度越小,则结构的动力强度破坏的加速度幅值也越低;随着结构桁架柱段高度的增加,动力强度破坏的加速度幅值呈下降趋势,但是影响程度不大。

关键词：大跨度拱形立体桁架结构强震弹塑性时程分析动力强度破坏

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正交正放单层鞍型网壳在强震下的失效研究

土木工程学报 2011年第11期44卷 34-42页

作者：支旭东范峰樊钦鑫沈世钊哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090 中国航空规划建设发展有限公司北京100120

对跨度40m正交正放单层鞍型网壳在强震作用下的失效机理进行研究。通过典型算例探讨结构在强震作用下的响应特征,考察结构的节点位移、不同屈服程度杆件比例、不同失效程度杆件等多项结构响应随荷载强度递增的变化规律;可认为单层鞍型... 详细信息

对跨度40m正交正放单层鞍型网壳在强震作用下的失效机理进行研究。通过典型算例探讨结构在强震作用下的响应特征,考察结构的节点位移、不同屈服程度杆件比例、不同失效程度杆件等多项结构响应随荷载强度递增的变化规律;可认为单层鞍型网壳在强震下发生明显的动力强度破坏,综合结构的典型响应提出一种失效极限荷载的确定方法。在系统参数分析的基础上,讨论高跨比、屋面质量、初始缺陷等因素对结构失效极限荷载的影响规律,并讨论考虑下部支承结构刚度因素对上部鞍型网壳强震失效极限荷载、失效模式的影响规律。

关键词：单层鞍型网壳强震作用动力强度破坏初始缺陷支承结构

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强震下单层柱面网壳损伤及失效机理研究

土木工程学报 2007年第8期40卷 29-34页

作者：支旭东范峰沈世钊哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090

基于结构损伤理论,对单层柱面网壳在强震下的失效机理进行研究。单层柱面网壳在强震下不仅会发生动力失稳,也可能由于过度塑性发展导致动力强度破坏的模式。对于动力强度失效的研究,应当在分析中考虑材料损伤累积以及断裂效应的影响。... 详细信息

基于结构损伤理论,对单层柱面网壳在强震下的失效机理进行研究。单层柱面网壳在强震下不仅会发生动力失稳,也可能由于过度塑性发展导致动力强度破坏的模式。对于动力强度失效的研究,应当在分析中考虑材料损伤累积以及断裂效应的影响。为在有限元分析中包含这一影响因素,编制了基于通用有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,具有较高的计算精度和较好的收敛性。应用其对单层柱面网壳在强震下的响应进行参数研究,并与基于理想弹塑性材料时的响应对比,讨论考虑材料损伤对网壳失效特征的影响。将单层柱面网壳在强震下失效时刻的多项特征响应进行统计分析,拟合了能够表征网壳损伤程度的损伤模型,建立单层柱面网壳在强震下的失效判别准则。针对实际工程抗震设计中采用损伤累积本构模型计算的困难,提出网壳结构失效极限的简化判别方法。

关键词：单层柱面网壳地震作用动力强度破坏损伤累积

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单层球面网壳结构失效机理振动台试验

土木工程学报 2013年第10期46卷 17-25页

作者：聂桂波范峰支旭东戴君武中国地震局工程力学研究所黑龙江哈尔滨150080 中国地震局地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090

为验证理论研究的正确性及考察网壳结构的强震失效机理,开展了单层球面网壳缩尺模型振动台试验,通过试验测定网壳结构的动力特性(固有频率和阻尼比)、测量网壳结构弹塑性阶段的动力响应(位移,加速度和应变等)、考察网壳结构在地震荷载... 详细信息

为验证理论研究的正确性及考察网壳结构的强震失效机理,开展了单层球面网壳缩尺模型振动台试验,通过试验测定网壳结构的动力特性(固有频率和阻尼比)、测量网壳结构弹塑性阶段的动力响应(位移,加速度和应变等)、考察网壳结构在地震荷载作用下的动力响应以及结构的强震失效模式。根据试验结果可知,网壳结构抗震性能良好,试验模型倒塌前,塑性充分发展,经历了较长的结构受力性能不断削弱的过程,结构变形随荷载幅值的增加不断增大,可通过这些现象判定结构发生了动力强度破坏这一失效模式,从试验角度验证网壳结构失效模式的正确性。

关键词：单层球面网壳振动台试验失效模式动力强度破坏材性试验

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单层网壳动力失效的形式与特征研究

工程力学 2009年第7期26卷 39-46,65页

作者：杜文风高博青董石麟河南大学土木建筑学院钢与空间结构研究所开封475004 浙江大学土木工程系杭州310027

研究了动力荷载作用下单层网壳结构的失效形式和特征。通过探讨结构的耗能机理,将结构塑性累积耗能与最大变形线性组合建立了结构动力破坏分析的新量化指标。并以一个跨度40m的K8,6型单层球面网壳结构为例,分析了两种可能的结构动力失... 详细信息

研究了动力荷载作用下单层网壳结构的失效形式和特征。通过探讨结构的耗能机理,将结构塑性累积耗能与最大变形线性组合建立了结构动力破坏分析的新量化指标。并以一个跨度40m的K8,6型单层球面网壳结构为例,分析了两种可能的结构动力失效形式及其特征,对不同矢跨比和不同荷载作用方式时的结构失效形式进行了详细的参数分析。结果表明:动力失稳呈现突变性,而动力强度破坏呈现延性,根据动力破坏指数的变化规律可判断结构发生动力失效的形式。

关键词：单层网壳结构动力破坏指数动力失稳破坏动力强度破坏参数分析

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大跨度网壳结构强震失效机理研究

建筑结构学报 2010年第6期31卷 153-159页

作者：范峰支旭东沈世钊哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

随着大跨度网壳结构近些年在重大工程中的大量应用,该结构在强震作用下的失效机理问题也逐渐突出,为空间结构学者所关注。在总结了近些年大跨度网壳结构强震失效机理领域的研究进展基础之上,介绍了适用于网壳结构强震失效机理分析的基... 详细信息

随着大跨度网壳结构近些年在重大工程中的大量应用,该结构在强震作用下的失效机理问题也逐渐突出,为空间结构学者所关注。在总结了近些年大跨度网壳结构强震失效机理领域的研究进展基础之上,介绍了适用于网壳结构强震失效机理分析的基于荷载域全程响应的分析方法,以及在该方法中引入材料损伤累积的研究过程;定义了网壳结构在强震作用下的两类失效模式,即由几何非线性引起的动力失稳和由过度塑性损伤导致的动力强度破坏;论述了基于模糊数学中模糊综合判断理论的判别网壳结构强震失效模式的方法;在此基础上,对网壳结构动力损伤模型的建立也进行了阐述,并对网壳结构在强震下失效极限的确定方法进行了总结。

关键词：网壳结构强震作用失效机理动力强度破坏动力失稳损伤累积

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凯威特型单层球面网壳在强震下的失效研究

工程力学 2008年第9期25卷 7-12页

作者：支旭东范峰沈世钊哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

动力强度破坏是网壳结构在遭受地震时的主要失效形式,准确的失效判别需要以基于材料损伤理论的分析为基础。为在动力时程分析中考虑材料损伤累积的因素,编制了基于有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,具有较高的计算精度和较好的收敛性,... 详细信息

动力强度破坏是网壳结构在遭受地震时的主要失效形式,准确的失效判别需要以基于材料损伤理论的分析为基础。为在动力时程分析中考虑材料损伤累积的因素,编制了基于有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,具有较高的计算精度和较好的收敛性,实现了网壳结构考虑材料损伤的动力有限元分析。对单层球面网壳在强震下的失效特点进行了系统的参数研究,探讨了考虑材料损伤因素对网壳失效特征的影响;综合网壳失效时刻的多项特征响应,拟合了能够评估网壳动力损伤程度的损伤模型;基于损伤模型表示的网壳极限状态的物理意义,建立了适用于跨度40m的凯威特单层球面网壳强震失效判别准则,可用之判定网壳在强震作用下的失效极限荷载。

关键词：单层球面网壳地震作用动力强度破坏损伤累积损伤因子

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材料损伤累积在网壳强震失效研究中的应用

哈尔滨工业大学学报 2008年第2期40卷 169-173页

作者：支旭东范峰沈世钊哈尔滨工业大学土木工程学院哈尔滨150090

为在网壳结构强震分析中考虑材料损伤累积及裂纹效应的影响,编制了通用有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,通过标准子程序验证表明具有较高的计算精度.应用该程序对网壳结构在地震下的典型算例进行了对比分析,表明子程序具有较好的收敛... 详细信息

为在网壳结构强震分析中考虑材料损伤累积及裂纹效应的影响,编制了通用有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,通过标准子程序验证表明具有较高的计算精度.应用该程序对网壳结构在地震下的典型算例进行了对比分析,表明子程序具有较好的收敛性能,实现了考虑钢材损伤累积的有限元分析方法.应用该程序,并结合基于响应的动力全过程分析方法,对网壳结构在强震下的响应进行了参数研究,考察了结构失效时刻的特征响应.通过是否考虑材料损伤累积的对比表明,考虑这个因素对失效时刻的塑性发展影响不大,但可能明显降低结构的失效极限荷载,需要在分析中予以重视.

关键词：网壳结构地震作用损伤累积动力强度破坏