基于损伤的单层球面网壳强震失效机理研究

摘要

随着社会的发展，网壳结构因其受力合理，覆盖跨度大，得到了日益广泛的应用，是一种国内外颇受关注、有广阔发展前景的空间结构。经过国内外学者多年研究，对于网壳结构在常遇地震作用下的动力性能已经有了比较充分的了解，但对网壳结构在强震作用下的破坏机理研究尚处于探索阶段，没有实用可行的网壳抗震设计方法，理论研究的相对滞后严重制约着这种优良结构的超越发展。
　　本文正是基于这些实际存在的问题，在总结前人研究的基础上，对大跨度网壳结构在强震作用下的失效机理进行了深入系统地分析，并在此基础上建立了单层球面网壳强震作用下的损伤模型和失效判别准则，为网壳抗震设计理论的建立打下坚实的理论基础。
　　本文首先列举了单层球面网壳在简谐动力荷载下的两种典型失效模式，详细描述了网壳随荷载幅值递增其特征响应变化的全过程，讨论了网壳结构不同失效模式的特征，在此基础上，基于模糊数学中的模糊综合判定理论对网壳结构在简谐荷载作用下大量算例的失效模式进行判别，建立了网壳动力荷载作用下的失效模式判别准则，为网壳结构在强震作用下的失效模式判别提出了行之有效的手段。
　　然后，对考虑材料损伤累积的单层球面网壳进行大规模的参数分析，详细考察其抗震性能随结构参数的变化规律，阐述了矢跨比、跨度、屋面质量、初始缺陷对网壳动力响应的影响，在统计大量算例的多项特征响应指标后，采用网壳失效模式判别准则对网壳在强震作用下的失效模式进行判别，建立了考虑材料损伤累积和具有初始几何缺陷的单层球面网壳损伤模型，给出了网壳结构动力失效判别准则，可以用于地震等动力荷载作用下不同荷载强度时刻网壳结构的损伤情况评估和极限荷载的判定。
　　最后，考察了180m超大跨度单层球面网壳结构在常遇、罕遇，及强震作用下结构的特征响应，分析了按照不同安全度选择截面、改变初始缺陷大小、地震动输入等对结构性能造成的影响，对以后超大跨度网壳结构的研究及设计提供了基础性材料。

目录

基于损伤的单层球面网壳强震失效

FAILURE MECHANISM OF SINGLE- LAYER LATTICED DOMES WITH

摘要

Abstract

目录

第1章 绪论

1.1课题背景

1.2相关领域的研究现状

1.2.1国内网壳结构抗震研究现状

1.2.2 国外网壳结构抗震研究现状

1.2.3结构损伤理论研究现状

1.2.4模糊综合评判相关理论发展现状

1.3研究方法及技术路线

1.3.1 研究方法

1.3.2 数值模型

1.4课题主要研究内容

第2章 单层球面网壳失效模式判别

2.1引言

2.2 单层球面网壳的两种典型失效模式

2.2.1典型失效模式一

2.2.2 典型失效模式二

2.3失效模式的模糊数学判别方法

2.3.1 模糊综合判定数学模型

2.3.2单层球面网壳失效模式判别

2.4 本章小结

第3章 单层球面网壳强震失效规律及损伤模型

3.1 引言

3.2 强震作用下网壳响应规律分析

3.2.1 参数分析方案

3.2.2 矢跨比的影响

3.2.3 跨度的影响

3.2.4 不同屋面质量的影响

3.2.5 初始缺陷的影响

3.3强震作用下球壳的动力失效模式判别

3.3.1 理想网壳失效模式判别

3.3.2 缺陷网壳失效模式判别

3.4 网壳结构损伤模型研究

3.4.1 理想网壳损伤模型

3.4.2 缺陷网壳损伤模型

3.5 本章小结

第4章 超大跨度单层球面网壳在强震下的响应

4.1引言

4.2结构分析方案

4.3 理想网壳强震响应分析

4.4 缺陷网壳强震响应研究

4.5本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

哈尔滨工业大学硕士学位涉密论文管理

致谢