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《不同類(lèi)型單層球面網(wǎng)殼動(dòng)力時(shí)程分析-論文.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、第37卷4期安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vo1．37No．42014年7月JournalofAnhuiNormalUniversity(NaturNScience)ju1．2014不同類(lèi)型單層球面網(wǎng)殼動(dòng)力時(shí)程分析吳軍強(qiáng)，李海旺(太原理工大學(xué)建筑工程學(xué)院，太原030024)摘要：本文利用ansys有限元軟件，以60m跨的凱威特、施威德勒、聯(lián)方型單層球面網(wǎng)殼為研究對(duì)象，研究其彈塑性動(dòng)力失穩(wěn)情況．設(shè)計(jì)時(shí)考慮材料幾何非線(xiàn)性效應(yīng)，鋼材選為雙線(xiàn)性彈性材料模型．采用增大地震峰值加速度的方法，通過(guò)選用四條地震波和一條人工地震波，對(duì)不同網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性和抗震
2、性能進(jìn)行了討論．并對(duì)不同網(wǎng)殼的抗震性能及地震波的選取提出了建議．關(guān)鍵字：ansys有限元軟件；單層球面網(wǎng)殼；彈塑性；地震峰值加速度中圖分類(lèi)號(hào)：TU33．1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001—2443(2014)04—0347—05網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)作為空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的一種，具有較好的安全性，經(jīng)濟(jì)性，適用性的優(yōu)點(diǎn)【¨．其桿件比較單一，受力比較合理，結(jié)構(gòu)的剛度大、跨越能力強(qiáng)，兼具桿系結(jié)構(gòu)和薄殼結(jié)構(gòu)的主要特性．因其造型美觀，綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較好，被廣泛的應(yīng)用于各種體育場(chǎng)館、會(huì)展中心、工業(yè)廠房，標(biāo)志性結(jié)構(gòu)等人員活動(dòng)比較集中的場(chǎng)所[2]．大跨空間網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下的振
3、動(dòng)規(guī)律除與地震荷載有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)自振特性緊密相關(guān)_3J．目前網(wǎng)殼的研究主要集中在同一種網(wǎng)殼的矢跨比，截面尺寸，荷載作用方式的靜力動(dòng)力分析等[0]，隨著研究的深入，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在動(dòng)力作用下的失效機(jī)理受到了國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家的關(guān)注，而對(duì)不同網(wǎng)殼類(lèi)型問(wèn)的比較研究較少．本文探討了跨度為60m，矢跨比為1／4的凱威特，施威德勒，聯(lián)方型三種單層球面網(wǎng)殼，承受相同的荷載，結(jié)構(gòu)阻尼比為0．05時(shí)不同地震波下結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)．分析影響結(jié)構(gòu)抗震的主要因素，及網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)類(lèi)型不同，對(duì)抗震的影響．1計(jì)算模型與參數(shù)本文采用的結(jié)構(gòu)模型是跨度為60m的凱威特，施威德勒，聯(lián)方型單層球面網(wǎng)殼，矢高
4、15m，環(huán)向分為36段，徑向分為8段．下部結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)，支座固接．網(wǎng)殼所有桿件均采用Q235電焊鋼管．桿件采用梁?jiǎn)卧猙eam188，考慮梁?jiǎn)卧拇笞冃魏痛筠D(zhuǎn)角，節(jié)點(diǎn)集中質(zhì)量單元采用Mas~l，鋼材采用雙線(xiàn)性彈塑性材料等向強(qiáng)化模型．網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)截面尺寸和用鋼量見(jiàn)表1．表1網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)截面尺寸和用鋼量采用密度為7850kg／m3，彈性模量為2．06×t05MPa，切線(xiàn)模量為6．18×10MPa，泊松比為0．3，屈服強(qiáng)度為235MPa．以結(jié)構(gòu)擬建地太原為例，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年，計(jì)算時(shí)要考慮雙向地震作用，設(shè)計(jì)分組為第一組，抗震設(shè)防烈度取8度0．2g，場(chǎng)地類(lèi)別為I
5、II類(lèi)，場(chǎng)地地震反應(yīng)譜特征周期是0．45s，設(shè)計(jì)阻尼比為0．05[¨]．根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》_1]恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值取0．5KN／m2，活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取0．3KN／m2，風(fēng)荷載取0．3KN／m2．網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)編號(hào)從內(nèi)圈開(kāi)始，逐步增大．本文選取了五條地震波(見(jiàn)圖1一圖5)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其中人工地震波是按照太原地區(qū)8度地震的要求確定的．收稿日期：2013—1O一3O基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50878137)；山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(20080321086)；山西省歸國(guó)留學(xué)基金項(xiàng)目(2009—26)作者簡(jiǎn)介：吳軍強(qiáng)(1989一)，男，碩士生．引用格
6、式：吳軍強(qiáng)，李海旺．不同類(lèi)型單層球面網(wǎng)殼動(dòng)力時(shí)程分析[J]．安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014，37(4)：347—351．348安徽師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Rorthr設(shè)IUU要z00III。墨。r一zool’一UU時(shí)問(wèn)／圖1Northr波(特征周期0．36s)圖2Kocaeli波(特征周期0．7s)2網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的振動(dòng)模態(tài)分析模態(tài)分析用于分析結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性，確定結(jié)構(gòu)的固有頻率和振型，是結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的基礎(chǔ)．本文根據(jù)ansys有限元分析軟件，對(duì)結(jié)構(gòu)彈性階段進(jìn)行模態(tài)分析，分別選結(jié)構(gòu)的前20階振型進(jìn)行比較．見(jiàn)表2和圖6．從表2和圖6可以看出，總
7、體上，凱威特網(wǎng)殼和聯(lián)方網(wǎng)殼周期相近，施威德勒網(wǎng)殼較小，后者網(wǎng)殼整體剛度大．到20階時(shí)，凱威特和聯(lián)方周期為0．26s，振動(dòng)模態(tài)曲線(xiàn)幾乎重合，施威德勒為0．22s．表2網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)前20階振動(dòng)周期表圖5Chichi波(特征周期O．42s)三種網(wǎng)殼的前2個(gè)周期幾乎相等，變化小，第三階開(kāi)始，周期比前2階小了很多．從圖6可以看出，三種網(wǎng)殼的振型變化規(guī)律相似，故本文選了具有代表性的凱威特網(wǎng)殼模態(tài)圖進(jìn)行分析，見(jiàn)圖7—12．可以看出，網(wǎng)殼的前二階主要是水平振動(dòng)，其后，豎向振動(dòng)參與，和水平振動(dòng)相互作用，結(jié)構(gòu)周期減小，結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)整體剛度較好．3單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動(dòng)力時(shí)
8、程分析3．1不同地震波的影響本文采用的結(jié)構(gòu)，通過(guò)3d3s軟件對(duì)結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并將恒載，活載通過(guò)桿件導(dǎo)到節(jié)點(diǎn)，以恒載和0．5倍活載
