資源描述：
《動力荷載作用下單層球面網殼破壞模式探討.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、王秀麗等：動力荷載作用下單層球面網殼破壞模式探討33動力荷載作用下單層球面網殼破壞模式探討王秀麗，羅斌(蘭州理工大學土木工程學院，蘭州730050)【摘要】應用參數化方法建模，考慮結構幾何非線性與材料非線性，研究了K8型網殼隨參數變化下自振頻率變化的特點。采用基于結構響應的全過程分析方法，利用軟件Ansys，綜合宏觀與微觀響應指標，對K8網殼進行不同失跨比的時程分析，探求其在強震下的破壞模式?！娟P鍵詞】K8網殼；強震作用；矢跨比；動力失穩(wěn)；強度破壞【中圖分類號】TU311．3；TU391【文獻標識碼】B【文章編號】1001—6864(2011)O7—0033—03網殼結構因其用
2、鋼量少、造型優(yōu)美、受力合理等特點，慮單元的大變形、大轉角；阻尼假定為Rayleigh阻尼，阻尼比成為大跨度建筑結構中具有廣闊發(fā)展前景的結構形式之取0．02；材料為Q235鋼，楊氏模量為206kN／mm，泊松比為一。結構在地震作用下的破壞特點不僅與地震波的大小及0．3，采用考慮鮑辛格效應的隨動強化Mises理想彈塑性材隨時間的變化規(guī)律有關，而且還取決于結構本身的自振特料，屈服強度235N／ram2。研究了K8網殼的自振特性、及在性，所以，了解結構的自振特性是結構動力響應和破壞特點地震作用下的破壞模式。的基礎。此外，網殼結構在動力荷載作用下可能發(fā)生由幾2結構模態(tài)分析何非線性起主導作
3、用而使結構無法維持穩(wěn)定振動狀態(tài)的動采用子空間迭代法，分別對40m跨度失跨比為1／3、1／力失穩(wěn)破壞，還可能會發(fā)生由塑性變形過度發(fā)展而導致的5、1／7的K8型網殼提取前4o階振型進行分析。分析結構強度破壞。所以，研究單層球面K8網殼在強震下的破壞模表明：網殼結構自振頻率密集，在地震響應計算時，應考慮式對完善網殼結構失效機理理論框架具有重要意義。各階陣型間的相關性，采用振型分解反應譜法計算時，應至1有限元模型建立少選取前2O階振型進行組合，否則，計算結果不穩(wěn)定。隨著本文以40m跨度的K8型網殼為研究對象，采用工程中矢跨比減小，網殼自振頻率也隨之減小。網殼振型呈現水常用的失跨比1／3
4、、1／5、l／7；結構周邊固支，均布質量為平振型與豎向振型參差出現，且水平振型較多，第一、二階200kg／mz，桿件截面選取qfl02×3的圓鋼管，利用有限元軟振型均為水平振型。件ANSYS，桿件采用梁單元(Beam188單元)，計算分析中考表1不考慮自重幾何剛度影響前10階頻率Hz考慮自重引起的幾何剛度影響后，結構自振頻率減小，[K]=[]+[]，[]為初始應力剛度矩陣。為結果精周期延長。對于網殼這類幾何非線性比較明顯的結構，恒確，在進行結構模態(tài)分析時應考慮重力的初始影響。荷載自重(包括自重)對動力荷載下結構的反應可能有顯著3結構時程分析的影響，即P一△效應。網殼模態(tài)分析屬于
5、結構在重力荷載3．1分析原則與方法作用下的大變形模態(tài)分析，在分析之前，需先求出結構在重利用通用有限元軟件ANSYS，采用EI～Centro(1940)地力作用下變形后的剛度矩陣[]，然后進行模態(tài)分析，即震波，持時10s，同時考慮三項地震作用(：l，：z按1：0．85：[基金項目]國家自然科學基金項目(51068019)；甘肅省建設科技攻關項目(JK2008—17)低溫建筑技術2011年第7期(總第157期)0．65調幅)，結合多項響應指標對球面網殼進行全過程分的節(jié)點位移、總變形能及總動能均呈線性變化，未發(fā)生動力析：通過逐級加大地震波幅值，獲得對應荷載幅值下結構的失穩(wěn)的特征。當荷
6、載幅值為600gal時，結構在地震作用下各項響應指標。各項響應指標分別為最大節(jié)點位移、進塑的節(jié)點最大總位移為0．34m，此時結構的總變形能為性桿件比例、結構相對塑性應變以及結構的總變形能和總69267．4J，結構的總動能為7704．84J；而當荷載幅值增加到動能。700gal時，結構的節(jié)點最大位移突增至0．78m，此時結構的3．2球面網殼動力失穩(wěn)破壞總變形能為101584J，總動能為8993．86J，此時位移時程曲選取跨度為40m，失跨比為1／7，桿件截面均為~p102×線發(fā)散，結構失穩(wěn)倒塌。破壞前結構剛度無明顯削弱，僅有3。圖1一圖3分別為該球面網殼隨地震荷載幅值增加，結26
7、％的桿件進入塑性，且此時結構桿件最大相對應變僅為一構節(jié)點位移、進入塑性桿件比例、結構總能量的響應。從圖1O．42，可見其塑性發(fā)展也較淺，其破壞特征為明顯的動力失中可看出：從300gal到600gal之間隨著荷載幅值增加，結構穩(wěn)破壞。j四馨越1IiiI時間／t最大節(jié)點位移，m能量，c圖l最大節(jié)點位移時程曲線圖2荷載幅值一結構最大節(jié)點位移圖3荷載幅值一結構總能量曲線3．3動力失穩(wěn)與強度綜合破壞位移突然劇增，且進入塑性桿件比例已達49％，且結構最大選取跨度為40m，失跨比為1／5，桿件截面仍為~o
