肋环型球面网壳结构的静动力分析

摘要

球面网壳结构由于受力合理、用料经济、造型美观,能覆盖较大空间,近十年来发展速度惊人,其发展前景广阔,是一种理想的空间结构形式.目前网壳结构的研究主要集中在静力稳定性能,对其抗震性能研究进行的较少.为此,该文采用有限元方法,对肋环型局部双层、铝合金双层球面网壳结构进行了静、动力分析.主要包括以下几个方面的内容:1.对肋环型局部双层球面网壳结构进行了稳定性分析.在大跨度结构中,将单、双层网壳结合起来形成的一种结构形成一周边双层中部单层的球面网壳结构,可充分发挥两种结构形式的优点.该文采用钢、铰接模型,即单层部分采用空间梁单元,双层部分采用空间杆单元,应用弧长法跟踪了网壳结构的平衡路径,总结了此类网壳结构的失稳规律,并且得出了结构由单层过渡到双层时临界荷载的变化规律.2.分析了肋环型铝合金双层球面网壳结构的自振特性,考虑了结构多种参数的影响,并且与同种结构形式的钢网壳进行了对比.3.采用时程分析法对肋环型铝合金双层球面网壳结构进行了地震分析,得出了结构在地震荷载作用下的位移、轴向应力的变化曲线,并且与谱分析结果以及相应的钢网壳作了比较.同时考虑了几何非线性的影响,在几何非线性的影响下分析结构随跨度、矢跨比、网格频数等参数受地震荷载的响应情况,对工程应用提出有科学价值的建议.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1网壳结构的发展历史和应用现状

1.1.1网壳结构在国外的发展及应用

1.1.2网壳结构在国内的发展及应用

1.2网壳结构的形式与分类

1.2.1网壳结构类型和形式

1.2.2球面网壳结构

1.2.3铝合金网壳结构

1.3网壳结构的发展趋势

1.4网壳稳定性理论与结构抗震的分析方法

1.4.1网壳稳定性理论

1.4.2结构抗震分析方法

1.5研究内容与论文结构

第二章肋环型局部双层网壳的稳定性分析

2.1前言

2.2网壳的屈曲类型

2.2.1极值点屈曲

2.2.2分枝点屈曲

2.3稳定性分析方法

2.3.1特征值屈曲分析

2.3.2非线性屈曲分析

2.4单元的刚度矩阵

2.4.1空间杆单元刚度矩阵

2.4.2空间梁单元

2.5稳定性的判据

2.6大位移非线性平衡路径的跟踪算法

2.6.1概述

2.6.2算法介绍

2.6.3算例

2.7局部双层网壳的稳定性分析

2.7.1集中荷载作用下结构的稳定性分析

2.7.2全跨均布荷载下结构的稳定性分析

2.7.3半跨均布荷载下网壳的稳定性分析

2.7.4不同局部形式的比较

2.8小结

第三章肋环型双层球面网壳结构的自振特性

3.1结构自振特性的基本理论

3.1.1网壳结构动力概述

3.1.2自振特性分析的基本原理

3.2计算结果

3.2.1自振频率

3.2.2振型图

3.2.3网壳基频随参数变化的研究

3.3本章小结

第四章肋环型铝合金双层球面网壳的地震分析

4.1引言

4.2基本原理

4.2.1反应谱方法

4.2.2结构时程分析法

4.3地震波的选用和调整

4.4阻尼的选取

4.5谱分析与时程分析的比较

4.5.1有限元应用程序

4.5.2结果分析

4.6铝合金网壳与同种结构的钢网壳的对比

4.7考虑几何非线性的地震分析

4.8地震作用下主要影响参数分析

4.8.1跨度不同

4.8.2矢跨比不同的影响

4.8.3分割频数的影响

4.8.4杆件尺寸的影响

4.9结论

结论

参考文献

攻读学位期间发表的论文

独创性声明

致谢