空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)強震下動力彈塑性分析方法對比研究.pdf

1、隨著我國城市化進程不斷加快，以網(wǎng)格結(jié)構(gòu)為代表的大跨度桿系結(jié)構(gòu)建筑越來越多的出現(xiàn)在人們的生活中。單層網(wǎng)殼作為大跨度桿系結(jié)構(gòu)的一種表現(xiàn)形式，具有結(jié)構(gòu)輕盈、造型多變、受力合理、材料節(jié)省等優(yōu)點，常用于大型公共活動場所。近年來隨著城市的膨脹發(fā)展和自然災(zāi)害（特別是災(zāi)難地震）的不斷增多，該類結(jié)構(gòu)又通常設(shè)計為抗震避難場所。因此，對該類建筑提高到災(zāi)難地震設(shè)防水準(zhǔn)，進行較準(zhǔn)確的地震下的動力彈塑性分析成為熱點的科學(xué)研究問題。本文將利用SAP2000集中塑性鉸

2、單元模型有限元動力時程分析軟件，模擬既有網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)模型地震臺試驗過程、既有單層網(wǎng)殼強震下彈塑性動力響應(yīng)分析過程，并通過對比分析，研究集中塑性鉸單元模型動力時程分析方法在空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)地震彈塑性分析中的可行性與實用性，并同時對單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)強震下的彈塑性性能進行探討。
　　 首先按照SAP2000中默認(rèn)PMM鉸相關(guān)曲線的推導(dǎo)方式推導(dǎo)出圓鋼管的相關(guān)曲線，并對圓鋼管PMM鉸相關(guān)參數(shù)進行指定。然后按照既有振動臺實驗實際模型建立了三個K6型單層

3、網(wǎng)殼等比例模型，運用以上選定的圓鋼管PMM鉸定義方法進行定義，運用SAP2000分析設(shè)計軟件對實驗過程進行仿真模擬，比較彈塑性動力分析結(jié)果與實驗結(jié)果，驗證對圓鋼管PMM鉸定義方法的正確性。最后建立了40m跨、矢跨比為1/3的K8型單層網(wǎng)殼模型，依然運用以上選定的圓鋼管PMM鉸定義方法進行定義，運用SAP2000軟件進行動力彈塑性分析，將此結(jié)果與沈世釗等人運用ANSYS軟件對相同模型進行分析所得結(jié)果進行對比，說明用該方法對圓鋼管網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)彈

4、塑性動力性能進行研究的優(yōu)越性。
　　 通過本文的研究，可得出結(jié)論如下:
　　 1、單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在地震作用下的破壞始于支座附近及靠近肋桿的斜桿桿件端部，最終破壞是由網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)底部第一圈、第二圈結(jié)構(gòu)桿件失穩(wěn)或節(jié)點破壞引起的。說明這些地方是結(jié)構(gòu)的剛度突變處，設(shè)計時應(yīng)特別注意。結(jié)構(gòu)發(fā)生動力失穩(wěn)破壞的原因是結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了較大的塑性變形，并且由于部分桿件達(dá)到極限強度后剛度退化，使結(jié)構(gòu)不能保持原有位形而發(fā)生動力失穩(wěn)破壞。可見在地震作用下，該

5、處為網(wǎng)殼的抗震薄弱部位，應(yīng)引起特別注意。
　　 2、將結(jié)構(gòu)不同桿件單元劃分精度的分析結(jié)果進行對比，發(fā)現(xiàn)桿件單元的三種劃分精度都能大致描述結(jié)構(gòu)破壞的過程，無論最大節(jié)點位移-加速度峰值曲線，還是桿件的塑性發(fā)展程度和結(jié)構(gòu)的變形形態(tài)，都有很高的相似程度，從整體而言單元劃分的精度對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)的影響不大。
　　 3、對桿件單元用本文所述P-M2-M3鉸定義方法進行塑性鉸定義，分析結(jié)果表明:在桿件單元布置P-M2-M3鉸可以很好的模