简介:关于本文可作为相关专业结构动力论文写作研究的大学硕士与本科毕业论文结构动力论文开题报告范文和职称论文参考文献资料。
（1.广州大学,广州 510405；2.浙江精工钢结构有限公司,绍兴 312030）
摘 要：以一实际工程为背景,采用结构最大Z向位移为特征变量,研究了大跨度非规则折板网壳结构在三向地震作用下的动力稳定性能,并考查了初始缺陷、支座形式和屋面支承方式等不同参数变化对单层折板网壳结构动力稳定性能的影响,得出了对该类结构动力稳定性分析设计的有益结论.
关键词：折板网壳结构；动力稳定分析；三向地震作用
基金项目:国家自然科学基金重大研究计划重点资助项目(90815027),广州市科技计划项目（2006J1-C0451）和建设部科学技术计划（06-k6-13）.
作者简介：徐丽(1971-),博士,副研究员.
E-mail:dyna_s@163.com
折板式网壳结构是近来发展起来的一种新型杂交空间结构,它综合了钢筋混凝土折板、网架和壳体的优点,受力性能好,施工制作方便,其自然形成的谷线和脊线既丰富了体型美感,提高了整体刚度,又具有排水方便的优点.因此具有很大的发展潜力.国内对折板式网壳结构的研究相对其它网壳形式较少[1-4],且主要集中于规则的折板网壳.该文以一实际工程为背景,研究大跨度非规则折板网壳结构在地震作用下的动力稳定性能,以及不同参数对单层折板网壳结构动力稳定性能的影响.
1工程概况
该文所研究的大跨度非规则单层折板网壳结构实际工程,外形像一个形状奇特的“石头”：论文范文护钢结构采用单层折板式网壳结构,共有65个面,41个转角和104条棱线,外表面积约为23 180 m2.投影长度为135.9 m,投影宽度为128.5 m.折板式网壳两个平面的夹角最小79°,最大为177.5°.钢结构外壳属于主次梁体系,主梁和次梁均采用焊接箱形截面,主梁相交的地方全部用铸钢节点.中间部分支撑
在内部主体结构钢筋混凝土墙柱上,共14个支点,均采用双向滑动支座,仅约束竖向位移.周边底部支座共65个,其中转角处的支座设计成弹性支座.图1为结构模型侧视图.
2三向地震作用下非规则单层折板网壳结构动力稳定分析
在动力稳定分析过程中,一个最重要的问题就是动力失稳的判定准则.目前,不同荷载作用、不同研究方法所使用的判定准则不尽相同[5-7].
该文取结构最大Z向位移为特征变量,通过荷载-位移曲线来判断结构的动力稳定性.曲线上每一点对应某一荷载幅值作用下结构达到的最大位移.根据应变能准则有：当网壳结构运动状态保持稳定时,其位移外包络面随着荷载幅值的逐渐增加而均匀增大；当结构动力失稳时,微小的荷载幅值增量将导致结构位移外包络面的突然增大.所以使用该特征变量能体现结构的运动稳定性.采用非线性动力反应时程分析方法得到动力稳定临界荷载值.
采用有限元软件ANSYS,建立了该大跨度非规则单层折板钢网壳结构的三维计算模型,采用三向地震动同时作用.
从图3和表1中可以看出,当加速度幅值达到1 800 gal以后,加速幅值增加很小时,结构就会发生很大的变形,当加速度幅值为1 900 gal时,结构的最大竖向动位移为0.901 m.因此可以认为,结构在三向地震作用下,动力稳定的临界荷载值为1 800 gal.达到临界荷载时,结构的最大竖向动位移为0.632 m.结构到达动力稳定临界荷载后至结构失稳倒塌过程中,结构发生很大的变形,说明结构有较好的延性.从图2可以看出,最先发生较大变形而破坏的是结构的北部,这是由于北部位置各平面转角变化较大,容易在动力作用下丧失稳定性.
3不同参数对单层折板网壳结构动力稳定性能的影响
3.1初始缺陷的影响
在结构设计中通常限定节点的安装误差,因而在允许的正负误差范围内该如何预测结构的动力稳定承载能力,是结构设计人员十分关注的问题.引用一致缺陷模态法,将结构在满跨均布竖向静荷作用下屈曲时的模态作为初始缺陷,将屈曲模态的最大值定义为R,该模态即可作为网壳初始几何缺陷的计算模式.计算中取R等于10 cm,20
cm和40 cm 3种情况.结果见图4～图7.
从图4~图6中可以看出,结构在三向地震作用下,3种初始几何缺陷下结构的动力失稳破坏模式基本相同,结构首先在北部发生局部失稳,主体结构没有发生大的变形.动力稳定极限荷载随结构缺陷的增大有一定程度的降低.当缺陷大小为R等于40 cm时,动力稳定荷载值降低了16.7％,但未超过静力稳定的降低幅度（其降低幅度为25％）.
3.2支座形式的影响
该折板网壳结构周边支座共有65个,这里讨论两种方案：一种是周边支座全部为固定的球形铰支座；另一种是周边转角处9个支座为弹性支座,其余的56个为固定铰支座.
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从图8可见,两种支座情况下的加速度-位移曲线很相似.周边为球形铰支座时,结构的动力稳定承临界荷载值为1 800 gal.转角处为弹性支座时,结构的动力稳定临界荷载值为1 750 gal,和周边为球形铰支座时结构的动力稳定临界荷载值相比,仅下降了2.7％.可见为了释放温度应力而设置的弹性支座,对该折板网壳结构动力稳定承载能力影响不明显.
3.3屋面支承方式的影响
在结构设计中,曾考虑了屋面是否进行支承以及不同的支承方案.这里对于结构动力稳定性能的考查比较了3种形式：内部有14点支承、内部有4点支承和内部没有支承.
从图9～图11可以看出,结构在三向地震作用下,当地震强度到达一定值,屋面无支承时,结构顶部将发生大面积的失稳破坏；屋面有4点支承时,结构首先在南厅和北部发生很大的变形以至结构发生失稳破坏；屋面有14点支承时,结构首先在北部发生很大的变形导致结构局部失稳.在3种支承情况下,屋面无支承时结构为整体失稳,结构一旦破坏将发生严重的后果.屋面有14点支承时,结构的动力稳定性最好,结构首先局部失稳破坏,主体结构没有发生大的变形.因此从保证结构有足够的抗倒塌能力方面考虑,需要在不影响建筑空间的情况下,在屋面合理的布置一定数量的支承点.
4结论
通过对以实际工程为背景的大跨度非规则单层折板网壳结构在三向地震下的动力稳定能力分析,考查不同参数对结构动力稳定能力的影响,得出以下结论：
a.在三向地震作用下,结构的动力稳定性能较好,能满足抗震设计要求,具有足够的安全储备.结构到达动力稳定临界荷载后至结构失稳倒塌过程中,结构发生很大的变形,说明结构有较好的延性.最先发生较大变形而破坏的是结构各平面转角变化较大的部位.
b.动力稳定极限荷载随结构初始几何缺陷的增大有一定程度的降低.与静力稳定性相比,初始缺陷对网壳结构的动力稳定性临界荷载的影响相对要小些.
c.为了释放温度应力而设置的弹性支座,对该折板网壳结构动力稳定承载能力影响不明显.
d.在三向地震作用下,屋面内部支承点不同时,结构的动力稳定临界荷载值不同.屋面无支承时结构的动力稳定承载能力仅为屋面有14点支承的47.2％,结构的抗倒塌能力大幅降低,因此从保证结构有足够的抗倒塌能力方面考虑,需在屋面合理的布置一定数量的支承点.
参考文献
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总结：本文是一篇结构动力论文范文，可作为选题参考。
结构动力学引用文献:
[1] 最新产业结构论文选题参考 产业结构论文题目选什么比较好
[2] 经典船舶结构论文选题 船舶结构论文题目如何取
[3] 优秀电子结构论文题目 电子结构论文题目怎样取
