強(qiáng)下部結(jié)構(gòu)單層球殼簡(jiǎn)諧荷載下的破壞模式.pdf

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1、第25卷第4期華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(城市科學(xué)版)Vo1．25NO．42008年12月J．ofHUST．(UrbanScienceEdition)Dec．2008強(qiáng)下部結(jié)構(gòu)單層球殼簡(jiǎn)諧荷載下的破壞模式邢佶慧，范文達(dá)2，楊慶山(1．北京交通大學(xué)土建學(xué)院，北京100044；2．河內(nèi)建筑大學(xué)土建學(xué)院，越南河內(nèi))摘要：采用基于響應(yīng)的研究方法，以有柱間支撐的帶下部結(jié)構(gòu)K8單層球面網(wǎng)殼為例，利用ANSYS軟件分別對(duì)其進(jìn)行了水平、豎向簡(jiǎn)諧荷載作用下的動(dòng)力全過程分析，綜合宏觀和微觀兩個(gè)方面，通過節(jié)點(diǎn)位移、進(jìn)塑性桿件比例等多項(xiàng)特征響應(yīng)指標(biāo)分析了簡(jiǎn)諧荷載作用下多個(gè)算例的動(dòng)力破壞特點(diǎn)，總結(jié)了柱間設(shè)

2、置支撐的強(qiáng)下部結(jié)構(gòu)的單層球殼的動(dòng)力破壞模式，統(tǒng)計(jì)了其動(dòng)力破壞臨界荷載，觀察了矢跨比參數(shù)的影響，為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動(dòng)力破壞機(jī)理研究提供了基礎(chǔ)性材料。關(guān)鍵詞：?jiǎn)螌忧蛎婢W(wǎng)殼；下部結(jié)構(gòu)；柱問支撐；簡(jiǎn)諧荷載；壞機(jī)理中圖分類號(hào)：TU351文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672．7037(2008)04—0150．05關(guān)于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)彈塑性性能及動(dòng)力破壞機(jī)理的例，如圖1所示，各算例的屋蓋均支承于16根柱研究已有系列文獻(xiàn)l1J，這些文獻(xiàn)基本以單層球上，柱高nc=5m，柱頂由環(huán)梁相連，柱間設(shè)置殼、單層柱殼等基本網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式為研究對(duì)象，支撐。數(shù)值計(jì)算中假設(shè)各算例重力荷載代表值以采用基于響應(yīng)的分析方法?，探討

3、其在階躍、簡(jiǎn)集中質(zhì)量的形式凝聚于節(jié)點(diǎn)，選用理想彈塑性材諧及地震等強(qiáng)動(dòng)力荷載作用下的失效模式，提出料模型，隨動(dòng)強(qiáng)化模式；網(wǎng)殼內(nèi)部節(jié)點(diǎn)均為剛性失效判別準(zhǔn)則及預(yù)測(cè)模式。但這些研究?jī)H以屋蓋連接，最外環(huán)節(jié)點(diǎn)與環(huán)梁鉸接，柱底為固端支座；結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，并未考慮下部結(jié)構(gòu)與屋蓋的協(xié)算例參照J(rèn)GJ61．2003《網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定同工作，因此計(jì)算結(jié)果與真實(shí)情況有差別。根據(jù)靜力設(shè)計(jì)選取桿件截面，梁、柱、柱間支撐本文以有柱間支撐的帶下部結(jié)構(gòu)單層球面網(wǎng)及屋蓋桿件截面見表1。殼為例，同樣采用基于響應(yīng)的研究方法，利用表1各算例構(gòu)件截面／mmANSYS軟件，對(duì)其分別進(jìn)行了水平、豎向簡(jiǎn)諧位置主肋和

4、環(huán)屋桿蓋斜桿環(huán)梁抖柱間枉支撐荷載作用下的動(dòng)力全過程分析，綜合宏觀和微觀兩個(gè)方面，通過節(jié)點(diǎn)位移、進(jìn)塑性桿件比例等特截140×4．5133×4600~60o×12中351×16150~8征響應(yīng)指標(biāo)分析了簡(jiǎn)諧荷載作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)力破面壞特點(diǎn)，考察強(qiáng)下部結(jié)構(gòu)的單層球殼動(dòng)力破壞模式及機(jī)理，研究了矢跨比對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力破壞的影響。1計(jì)算方法及參數(shù)采用與文獻(xiàn)?相同的分析方法，即取某一頻率簡(jiǎn)諧荷載，逐級(jí)遞增其強(qiáng)度，觀察各算例特征響應(yīng)指標(biāo)的變化情況，分析其響應(yīng)規(guī)律。圖1有柱間支撐的帶下部結(jié)構(gòu)單層球面網(wǎng)殼算例選取跨度L=40m，滿跨均布重力荷載代表值所輸簡(jiǎn)諧荷載的頻率值根據(jù)諧響應(yīng)分析結(jié)果P=2kN

5、／m，矢跨比f／L=1／3，1／5和1／7(分別編選取，見表2。碼為DB40203，DB40205和DB40207)三種情況的有柱間支撐的帶下部結(jié)構(gòu)K8單層球面網(wǎng)殼算收稿日期：2008．07—30作者簡(jiǎn)介：邢佶慧(1975-)，女，黑龍江哈爾濱人，講師，博士，研究方向大跨空間結(jié)構(gòu)，jhxingObjtu．edu．cn。基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(50608002)。第4期邢佶慧等：強(qiáng)下部結(jié)構(gòu)單層球殼簡(jiǎn)諧荷載下的破壞模式表2簡(jiǎn)諧荷載下無柱間支撐的帶下部結(jié)構(gòu)單層球殼倒塌荷載時(shí)刻特征響應(yīng)統(tǒng)計(jì)表跨度，m矢跨比荷載方向荷載頻率／Hz跨度，m矢跨比荷載方向荷載頻率／I-Iz1．0(

6、共振區(qū)外)1．0(共振區(qū)外)3．2(共振區(qū)內(nèi))3．3(共振區(qū)內(nèi))3．8(共振區(qū)內(nèi))水平：：；：羹蓁窩；水平4．1(共振區(qū)內(nèi))6．3(共振區(qū)內(nèi))4．6(共振區(qū)內(nèi))9．O(共振區(qū)外)7-4(共振區(qū)內(nèi))1／31，51．0(共振區(qū)外)9．0(共振區(qū)外)4．9(共振區(qū)內(nèi))5．4(共振區(qū)內(nèi))40豎向5．7(共振區(qū)內(nèi))7．6(共振區(qū)內(nèi))9．O(共振區(qū)外)1．0(共振區(qū)外)1．0(共振區(qū)外)2．8(共振區(qū)內(nèi))3．4(共振區(qū)內(nèi))3．4(共振區(qū)內(nèi))水平3．6(共振區(qū)內(nèi))·，7豎向：：：蓁窩；IB暑／罌韉逗65432l7．0(共振區(qū)內(nèi))5．7(共振區(qū)內(nèi))9．0(共振區(qū)外)9．0(共振區(qū)外)構(gòu)

7、桿件塑性不斷深入發(fā)展，剛度不斷弱化，最后2典型失效模式發(fā)生倒塌。鑒于結(jié)構(gòu)倒塌時(shí)網(wǎng)殼的變形已經(jīng)較大，豎材料塑性深度發(fā)展，甚至超過半數(shù)的桿件已全截向與無下部結(jié)構(gòu)的單層球殼算例類似?，有柱面屈服，應(yīng)認(rèn)為結(jié)構(gòu)在倒塌之前某時(shí)刻已經(jīng)由于間支撐的帶下部結(jié)構(gòu)單層球殼主要有兩類顯著的材料塑性的過度發(fā)展達(dá)到強(qiáng)度破壞的極限，發(fā)生破壞特征，以下分別列舉算例進(jìn)行說明：了動(dòng)力強(qiáng)度破壞。因此，本算例以及其類似特點(diǎn)2．1典型失效模式一算例發(fā)生的失效模式是屋蓋動(dòng)力強(qiáng)度破壞。共共共共共以算例DB40520在1．0Hz豎向振簡(jiǎn)振諧振荷載振作振區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)區(qū)用下的響應(yīng)為例。圖2和圖