支座形式對(duì)K8型單層球面網(wǎng)殼非線性動(dòng)力穩(wěn)定的影響

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1、支座形式對(duì)K8型單層球面網(wǎng)殼非線性動(dòng)力穩(wěn)定的影響李桐棟,路維,孫超,楊凱,王國(guó)菊,張翠英(河北水利電力學(xué)院,河北滄州061001)摘要:本研究以K8型單層球面網(wǎng)殼為研究對(duì)象,研型單層球面網(wǎng)殼。采用Q235鋼的圓形鋼管,徑向桿件采用究支座形式對(duì)K8型單層球面網(wǎng)殼非線性動(dòng)力穩(wěn)定的影響。?89×4.0(mm),斜向桿件采用?73×4.0(mm),環(huán)向桿件采用?63.5×3.5(mm)。屋面板自重0.35kN/m2,雪荷載在分析過程中,利用比例法調(diào)整地震作用的峰值加速度,2,不考慮結(jié)構(gòu)阻尼。本研究采用寧河天津豎向采用B-R準(zhǔn)則判定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力穩(wěn)定臨界荷載。通過分析,0.

2、50kN/m總結(jié)出支座形式對(duì)K8型單層球面網(wǎng)殼非線性動(dòng)力穩(wěn)定的影波地震記錄。采用非線性動(dòng)力穩(wěn)定程序,計(jì)算網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在響情況。不同支座形式下的動(dòng)力響應(yīng)。結(jié)構(gòu)形式如圖1~2所示。關(guān)鍵詞:K8型網(wǎng)殼;支座形式;動(dòng)力穩(wěn)定中圖分類號(hào):TU311.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號(hào):1672-4011(2016)09-0063-03DOI:10.3969/.jissn.1672-4011.2016.09.0270前言網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)具有剛度大、自重輕、造型豐富美觀、綜合技術(shù)指標(biāo)好等特點(diǎn),是大跨度空間結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)形式之圖1網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)平面圖圖2網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)立面圖一[1]。目前,國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)在網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)靜

3、動(dòng)力性能的研究領(lǐng)3不同支座形式對(duì)K8型單層球面網(wǎng)殼非線性動(dòng)域取得了很多成果[2-6]。K8型單層球面網(wǎng)殼是單層網(wǎng)殼的力穩(wěn)定的影響一種常見形式。單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的決定因素不是由強(qiáng)度3.1支座為固接的K8型單層球面網(wǎng)殼動(dòng)力響應(yīng)及穩(wěn)定確定,而是取決于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。目前,對(duì)單層球面分析網(wǎng)殼的靜力穩(wěn)定性研究得已經(jīng)較為成熟,對(duì)其在地震等隨采用上述模型,支座采用固定支座,即約束所有角位機(jī)動(dòng)力荷載作用下的非線性穩(wěn)定性能的研究還并不成熟。移和線位移。網(wǎng)殼部分帶點(diǎn)編號(hào)見圖3。分析結(jié)果表明,在不同地震加速度作用下,11號(hào)節(jié)點(diǎn)最先失穩(wěn),本文在此以1研究方法及目的11號(hào)節(jié)點(diǎn)為例找網(wǎng)

4、殼的動(dòng)力失穩(wěn)荷載。圖4為11號(hào)節(jié)點(diǎn)的以K8型單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象,根據(jù)非線性位移-加速度全過程曲線。有限元理論建立空間梁?jiǎn)卧那芯€剛度矩陣,編制了非線性動(dòng)力穩(wěn)定程序。利用比例法調(diào)整地震作用的加速度值和地震波持續(xù)時(shí)間,使地震波的加速度峰值和地震波持續(xù)時(shí)間均符合計(jì)算的要求,計(jì)算周邊固支和周邊鉸支的K8型單層球面網(wǎng)殼在不同峰值加速度的地震荷載作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)和在不同持續(xù)時(shí)間的地震波作用下的動(dòng)力響應(yīng),得到網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)位移,繪制出網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)圖3網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)編號(hào)圖圖4位移-加速度全過程曲線位移-加速度全過程曲線和網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)位移時(shí)程曲線,找到當(dāng)?shù)卣鸺铀俣?/p>

5、很小時(shí),網(wǎng)殼的變形很小。從圖4可看網(wǎng)殼最先失穩(wěn)點(diǎn),同時(shí)繪制出網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在不同峰值加速度出,當(dāng)加速度達(dá)到0.4103g至0.4476g時(shí),其加速度位移的地震作用下的變形圖。通過B—R動(dòng)力穩(wěn)定臨界荷載的曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)。由圖5A可看出節(jié)點(diǎn)的位移很小,圖5B~判定準(zhǔn)則,并結(jié)合網(wǎng)殼的失穩(wěn)節(jié)點(diǎn)的位移時(shí)程曲線和網(wǎng)殼C表明節(jié)點(diǎn)的最大位移突然增大,說明網(wǎng)殼此時(shí)已處于動(dòng)結(jié)構(gòu)的變形,判定K8型單層球面網(wǎng)殼在地震荷載作用下的力失穩(wěn)的狀態(tài),此時(shí)網(wǎng)殼的失穩(wěn)是由11號(hào)節(jié)點(diǎn)失穩(wěn)引起動(dòng)力穩(wěn)定臨界荷載。的,因此取全過程曲線趨于平緩的時(shí)候所對(duì)應(yīng)的加速度值作為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動(dòng)力穩(wěn)定的臨界荷載,大小約為0.41

6、03g。隨2計(jì)算模型著失穩(wěn)點(diǎn)失穩(wěn)并達(dá)到新的平衡位置,網(wǎng)殼的承載能力繼續(xù)本文計(jì)算所用模型是跨度為40m,矢跨比為0.2的K8增加。隨著動(dòng)力加速度的不斷增大,失穩(wěn)點(diǎn)周圍節(jié)點(diǎn)也相繼失穩(wěn),失穩(wěn)區(qū)域逐步擴(kuò)大,當(dāng)動(dòng)力加速度增大到0.671作者簡(jiǎn)介:李桐棟(1966-),男,河北獻(xiàn)縣人,碩士,副教授,主要從事4g時(shí),結(jié)構(gòu)失穩(wěn)區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大,并出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象,圖5D力學(xué)方面研究工作?；痦?xiàng)目:河北省高等學(xué)?？茖W(xué)研究計(jì)劃(ZC2016142)為結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌的時(shí)候,節(jié)點(diǎn)的位移時(shí)程曲線?！?3·現(xiàn)坍塌現(xiàn)象,圖7D為結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌時(shí)節(jié)點(diǎn)的位移時(shí)程曲線,圖8為不同支座形式下的失穩(wěn)節(jié)點(diǎn)位移-

7、加速度全過程曲線對(duì)比圖。A&g=0.0373g時(shí)圖6位移-加速度全過程曲線B&g=0.4103g時(shí)A&g=0.0373g時(shí)C&g=0.4476g時(shí)B&g=0.373g時(shí)C&g=0.4103g時(shí)D&g=0.6714g時(shí)圖5不同峰值加速度作用下位移時(shí)程曲線(Z向)3.2支座為鉸接的K8型單層球面網(wǎng)殼動(dòng)力響應(yīng)及穩(wěn)定分析若結(jié)構(gòu)周邊鉸支,其他結(jié)構(gòu)參數(shù)同上。分析表明在不D&g=0.6714g時(shí)同地震加速度作用下,結(jié)構(gòu)的第二環(huán)25號(hào)節(jié)點(diǎn)和其對(duì)應(yīng)的圖7不同峰值加速度作用下25號(hào)節(jié)點(diǎn)的位移時(shí)程曲線(Z向)扇形區(qū)域其他對(duì)稱點(diǎn)動(dòng)力失穩(wěn)較為明顯。以25號(hào)節(jié)點(diǎn)為例,找此網(wǎng)殼的動(dòng)力失穩(wěn)荷

8、載。當(dāng)加速度較小時(shí),網(wǎng)殼變形較微弱。圖