强震作用下大跨空间网格结构的损伤演化

发布时间：2017-04-07 14:15

  本文关键词：强震作用下大跨空间网格结构的损伤演化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：伴随着我国城市化进程的加快,大跨空间结构正成为最能满足大型交通、文化、体育、会展等行业发展的建筑结构。在体育场馆、展览馆、游乐中心、博物馆、机场航站楼、火车站房中大跨空间结构都得到了广泛地应用。在大跨空间结构快速发展的同时,我国也面临着强震灾害频发的严峻现实。因此应当在设计阶段就加强对空间结构的抗震能力评估,以确保结构在真实地震中有足够的抵抗能力。针对空间结构尤其是网壳结构,许多学者提出了运用结构特征响应(杆件塑性比例、结构最大节点位移、结构最大变形能等)来评估结构的准则,但特征响应往往只能反映某一方面的情况,因此需要更加宏观的指标来评估结构在强震下的健康状况即损伤情况。如果可以通过建立合理的损伤模型将结构整体健康状况数值化,这就可以为结构抗震能力评估提供一种有效的方法。 损伤研究中是模态损伤是发展较快的方向。研究表明,结构在遭受到地震后会发生刚度软化的现象。而刚度的软化会直接反映到各阶模态的整体信息(周期、频率、振型等)上,因此通过模态信息的变化来研究结构的损伤可以成为研究损伤的一种思路。本文从模态信息变化的角度研究适用于网壳结构的整体损伤模型。作为典型的大跨空间结构,网壳结构在模态的分布往往非常密集,而且有学者已经发现网壳结构在损伤发生后会出现模态的跃迁现象。而现有基于模态变化的损伤模型由于未考虑到网壳结构的模态特性,且仅考虑结构的基本模态,而不能直接适用于网壳结构。本文在前人研究的基础上,针对网壳结构提出了一种整体损伤模型,并用算例对该模型进行了验证。 本文主要分为两部分：强震下网壳结构的模态演化分析与网壳结构多模态损伤模型建立与验证。首先通过使用由太平洋地震研究中心开发的OpenSees有限元软件,分别对典型单层球面网壳进行建模与加载,并对不同工况进行模态分析。通过提取绘制各阶模态振型以及运用模态置信准则法可以分析得到网壳结构在强震作用下的模态演化现象。其次本文在已有最终软化指标的基础上考虑网壳结构的模态跃迁、多阶模态对损伤的影响和新的模态损伤组合方式提出了新的网壳结构整体损伤模型。在模态演化分析完成的基础上运用提出的整体损伤模型,对结构损伤进行计算。经算例验证表明,该模型与网壳的响应指标相对应,能够较好地表现出网壳结构的损伤情况。根据结构的损伤指数曲线以及特征响应可以将结构的损伤分为五种状态。
【关键词】：损伤模型 空间结构 网壳结构 整体损伤模型 模态跃进 地震作用 模态置 信法则
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU399
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景与意义9-11
• 1.2 相关领域研究现状11-18
• 1.2.1 网壳结构分析方法11
• 1.2.2 结构损伤研究与网壳结构损伤研究现状11-16
• 1.2.3 网壳结构模态演化及研究方法16-17
• 1.2.4 网壳的倒塌机理、判别准则研究现状17-18
• 1.3 本文主要工作18-19
• 2 强震作用下的网壳结构模态演化分析19-42
• 2.1 引言19
• 2.2 模态置信(MAC)法及其衍生方法比较19-21
• 2.3 单层球面网壳强震作用下模态演化分析21-41
• 2.3.1 凯威特网壳强震作用下模态演化分析22-33
• 2.3.2 施威德勒理想网壳模态演化分析33-37
• 2.3.3 施威德勒缺陷网壳模态演化分析37-41
• 2.4 本章小结41-42
• 3 基本模态演化的网壳结构多模态损伤模型研究42-59
• 3.1 引言42
• 3.2 基于模态演化的网壳结构多模态损伤模型选择42-45
• 3.2.1 单阶模态损伤模型42-43
• 3.2.2 多阶模态损伤组合方式43-45
• 3.3 基于整体损伤模型的网壳结构损伤演化分析45-56
• 3.3.1 施威德勒理想网壳强震下损伤演化分析45-49
• 3.3.2 施威德勒缺陷网壳强震下损伤演化分析49-52
• 3.3.3 凯威特理想网壳强震下损伤演化分析52-56
• 3.4 结构的损伤演化与性能水准的划分56-58
• 3.5 本章小结58-59
• 结论59-60
• 参考文献60-63
• 附录 符号与变量表63-65
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况65-66
• 致谢66-67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：290624