强下部结构单层球壳简谐荷载下的破坏模式.pdf

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1、第25卷第4期华中科技大学学报(城市科学版)Vo1．25NO．42008年12月J．ofHUST．(UrbanScienceEdition)Dec．2008强下部结构单层球壳简谐荷载下的破坏模式邢佶慧，范文达2，杨庆山(1．北京交通大学土建学院，北京100044；2．河内建筑大学土建学院，越南河内)摘要：采用基于响应的研究方法，以有柱间支撑的带下部结构K8单层球面网壳为例，利用ANSYS软件分别对其进行了水平、竖向简谐荷载作用下的动力全过程分析，综合宏观和微观两个方面，通过节点位移、进塑性杆件比例等多项特征响应指标分析了简谐荷载作用下多个算例的动力破坏特点，总结了柱间设

2、置支撑的强下部结构的单层球壳的动力破坏模式，统计了其动力破坏临界荷载，观察了矢跨比参数的影响，为网壳结构动力破坏机理研究提供了基础性材料。关键词：单层球面网壳；下部结构；柱问支撑；简谐荷载；坏机理中图分类号：TU351文献标识码：A文章编号：1672．7037(2008)04—0150．05关于网壳结构弹塑性性能及动力破坏机理的例，如图1所示，各算例的屋盖均支承于16根柱研究已有系列文献l1J，这些文献基本以单层球上，柱高nc=5m，柱顶由环梁相连，柱间设置壳、单层柱壳等基本网壳结构形式为研究对象，支撑。数值计算中假设各算例重力荷载代表值以采用基于响应的分析方法⋯，探讨

3、其在阶跃、简集中质量的形式凝聚于节点，选用理想弹塑性材谐及地震等强动力荷载作用下的失效模式，提出料模型，随动强化模式；网壳内部节点均为刚性失效判别准则及预测模式。但这些研究仅以屋盖连接，最外环节点与环梁铰接，柱底为固端支座；结构为研究对象，并未考虑下部结构与屋盖的协算例参照JGJ61．2003《网壳结构技术规程》规定同工作，因此计算结果与真实情况有差别。根据静力设计选取杆件截面，梁、柱、柱间支撑本文以有柱间支撑的带下部结构单层球面网及屋盖杆件截面见表1。壳为例，同样采用基于响应的研究方法，利用表1各算例构件截面／mmANSYS软件，对其分别进行了水平、竖向简谐位置主肋和

4、环屋杆盖斜杆环梁抖柱间枉支撑荷载作用下的动力全过程分析，综合宏观和微观两个方面，通过节点位移、进塑性杆件比例等特截140×4．5133×4600~60o×12中351×16150~8征响应指标分析了简谐荷载作用下结构的动力破面坏特点，考察强下部结构的单层球壳动力破坏模式及机理，研究了矢跨比对结构动力破坏的影响。1计算方法及参数采用与文献⋯相同的分析方法，即取某一频率简谐荷载，逐级递增其强度，观察各算例特征响应指标的变化情况，分析其响应规律。图1有柱间支撑的带下部结构单层球面网壳算例选取跨度L=40m，满跨均布重力荷载代表值所输简谐荷载的频率值根据谐响应分析结果P=2kN

5、／m，矢跨比f／L=1／3，1／5和1／7(分别编选取，见表2。码为DB40203，DB40205和DB40207)三种情况的有柱间支撑的带下部结构K8单层球面网壳算收稿日期：2008．07—30作者简介：邢佶慧(1975-)，女，黑龙江哈尔滨人，讲师，博士，研究方向大跨空间结构，jhxingObjtu．edu．cn。基金项目：国家自然科学基金(50608002)。第4期邢佶慧等：强下部结构单层球壳简谐荷载下的破坏模式表2简谐荷载下无柱间支撑的带下部结构单层球壳倒塌荷载时刻特征响应统计表跨度，m矢跨比荷载方向荷载频率／Hz跨度，m矢跨比荷载方向荷载频率／I-Iz1．0(

6、共振区外)1．0(共振区外)3．2(共振区内)3．3(共振区内)3．8(共振区内)水平：：；：羹蓁窝；水平4．1(共振区内)6．3(共振区内)4．6(共振区内)9．O(共振区外)7-4(共振区内)1／31，51．0(共振区外)9．0(共振区外)4．9(共振区内)5．4(共振区内)40竖向5．7(共振区内)7．6(共振区内)9．O(共振区外)1．0(共振区外)1．0(共振区外)2．8(共振区内)3．4(共振区内)3．4(共振区内)水平3．6(共振区内)·，7竖向：：：蓁窝；IB暑／罂鞯逗65432l7．0(共振区内)5．7(共振区内)9．0(共振区外)9．0(共振区外)构

7、杆件塑性不断深入发展，刚度不断弱化，最后2典型失效模式发生倒塌。鉴于结构倒塌时网壳的变形已经较大，竖材料塑性深度发展，甚至超过半数的杆件已全截向与无下部结构的单层球壳算例类似⋯，有柱面屈服，应认为结构在倒塌之前某时刻已经由于间支撑的带下部结构单层球壳主要有两类显著的材料塑性的过度发展达到强度破坏的极限，发生破坏特征，以下分别列举算例进行说明：了动力强度破坏。因此，本算例以及其类似特点2．1典型失效模式一算例发生的失效模式是屋盖动力强度破坏。共共共共共以算例DB40520在1．0Hz竖向振简振谐振荷载振作振区区区区区用下的响应为例。图2和图