网壳结构的概率地震易损性分析
地震作用下网壳结构稳定性分析
地震作用下网壳结构稳定性分析
地震是一种强烈的地质现象，它给建筑物破坏造成严重影响。
因此，在设计网壳结构的时候，稳定性分析是一项重要而必不可少的工作，考虑到地震作用可能对网壳结构的损伤。
网壳结构作为一种新型结构体系，该体系由一系列外形复杂、空间自由度高的单元串联而成。
这种结构是由穿孔板按既定的节点规范组装而成，表面薄板的体积份额较大，穿孔的形状规整，并使用钢筋连接，利用连接效应形成立体位置关系，通过多重依靠实现穿孔板的抗压、抗弯及抗扭效应。
同时，网壳结构的立体复杂程度也给它带来了良好的抗震能力。
在地震作用下，网壳结构的特点也带来良好的抗震性能。
根据相关技术规范，在弹性设计中视网壳结构非线性反应，考虑内力和外力效应及各种构件的耗能释放效应，对这种结构系统进行稳定性分析，裂缝和滑动破坏是在抗震设计中常见的危害因素。
网壳结构的穿孔板也具有较优的抗震性能。
一般情况下，当穿孔板处于比较大的挠度或力的作用下时，由于穿孔铰链的钢斜拉力和相邻板块间的摩擦力，穿孔板的箱口处可能出现断裂或局部折叠。
此外，穿孔板的结构和表面处理有不同的表现：增加结构复杂性，可以提高抗震性能，延缓破坏时间。
同时表面处理可以有效提高穿孔板的物理机械性能，从而提高其韧性，充分释放地震作用造成的损伤。
大规模静力试验和模型试验证明，穿孔板的振动阻尼特性显著改善，这也使得网壳结构在受地震作用时的稳定性由原来的线性变为非线性，从而获得了较优的抗震性能。
单层铰接球面网壳结构的抗震性能浅析
单层铰接球面网壳结构的抗震性能浅析环向折线形单层球面网壳兼有单、双层网壳结构的受力特性，是在中心开孔按曲面放置的正放四角锥双层球面网壳基础上，去除除内圈上、下弦环杆以外的所有环向杆件，所形成的一种一次超静定的新型空间桁架体系。
这是对现有《空间网格结构技术规程》[2]中3.1.8条规定的发展。
我国是一个地震高发地区，因此对环向折线形单层球面网壳这一新型的空间桁架体系进行抗震性能的研究更具有突出的重要意义。
本文通过进行了研究，并采用了动力时程分析法和振型分解反应谱法分别对一80m中小跨度的环向折线形单层球面网壳结构的进行了抗震性能分析，研究了结构在三种不同地震荷载工况下的动力响应。
1 计算模型及荷载取值设环向折线形单层铰接球面网壳的环向分为16等分、、和m。
杆件截面统一采用，截面面积为14430mm2，弹性模量为2.06x105Mpa。
分析中考虑以下荷载：0.5kN/m2恒载、0.5kN/m2活载和结构自重。
周边采用不动铰支座，环向折线形单层铰接球面网壳结构的计算模型见下图。
2 抗震性能分析分析中假定环向折线形单层球面网壳结构所处场地类型为Ⅱ类，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.2g，设计地震分组为第一组。
根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010[4]相关规定，对网壳分别采用动力时程分析法和振型分解反应谱法对结构的抗震性能进行分析。
分析结果中所提取的控制杆件、节点的位置及编号，见下图。
2.1 时程分析法采用1940年美国加利福尼亚州记录的El-Centro波，其水平最大加速度为0.35g，持续时间为12s。
根据GB50011-2010的5.1.4条规定，8度设防烈度区多遇地震下，地面运动的最大加速度取70cm/s2。
在整个时程分析过程中提取各杆件的最大轴力进行比较，并列出了它们的最大地震动内力系数，见下表所示。
可以看出，网壳各杆件在一维水平向地震和三向地震作用下具有相似的力学性能，即两者相应杆件的最大动内力系数基本一致。
网壳结构抗震设计方法探讨
网壳结构抗震设计方法探讨【摘要】众所周知，网壳结构的应用日益广泛。
目前有关网壳结构的静力稳定问题已经得到系统解决，而针对其抗震性能的研究还不够，网壳结构抗震性能不同于传统多高层结构和网架结构形式，因此,如何对大跨空间结构进行抗震设计，是工程实践中急待解决的问题，本文在大量数值分析的基础上,针对网壳结构地震作用下的响应规律进行系统研究，在理论分析和试验研究的基础上，总结网壳结构的倒塌及破坏机理，提出网壳结构动力破坏新概念以及适用于网壳结构的抗震设计方法。
【关键字】网壳结构，抗震，设计方法前言地震是一种破坏性极大的突发性自然灾害，能够造成人员伤亡和社会物质财富的巨大损失，对社会生活和地区经济发展有着广泛而深远的影响。
为减轻地震所造成的生命与财产损失，人类与之进行了长期不懈的斗争，虽然科学技术和工程技术的突飞猛进，地震工程的理论和实践得到了很大发展，但是，就近20余年来说，全球发生的许多大地震，仍然造成大量严重的工程破坏和惨重的生命财产损失。
例如1976年我国的唐山地震、1994年美国的Northridge地震、1995年日本的阪神地震及1999年台湾的集集地震。
随着城市现代化和经济的高度发展，地震所造成的损失，平均每几十年翻一番。
因此，了解地震灾害的特点，采取正确的对策，方能保证防震减灾收到实效。
鉴于地震预报和地震转移分散均不能很好的实现，因此，工程抗震成为目前最有效、’最根本的措施，建筑结构的抗震设计也成为当前最被关注的课题之一。
常见的建筑结构防震措施目前，用于建筑结构防御地震的措施主要有:传统的抗震设计、结构控制理论(如减震、隔震等)。
传统的抗震设计是适当增加结构的刚度，以抵抗地震作用，或合理布置结构的刚度，使结构部件在地震时不同步地进入非弹性状态，具有较大的延性，消耗地震能量。
上述方法存在以下缺陷:安全性难以保证。
当突发地震超出设防烈度时，房屋会严重破坏适应性有限制。
当地震发生时，虽然结构本身的破坏可以控制，但是房屋内的重要设备可能会遭到破坏经济性欠佳。
大跨空间网壳结构地震响应分析及振动控制研究
大跨空间网壳结构地震响应分析及振动控制研究大跨空间网壳结构地震响应分析及振动控制研究地震是地球上最常见的自然灾害之一，它给人们的生命和财产造成了巨大的威胁。
在城市化的进程中，越来越多的大型建筑和桥梁出现，这些结构对地震响应要求越来越高。
在这些结构中，大跨空间网壳结构具有独特的特点和广泛的应用前景。
本文将分析大跨空间网壳结构地震响应，并探讨如何进行有效的振动控制。
大跨空间网壳结构是一种由薄壳结构构成的大型建筑形式，它的特点是结构自重轻、刚度较低、荷载均匀分布、抗地震性能较好。
由于其独特的形态与性能，大跨空间网壳结构广泛应用于体育馆、会展中心等场所，为人们提供宽敞的空间和良好的观赏效果。
在地震发生时，大跨空间网壳结构会受到地震波的影响，发生振动。
地震波的传播导致结构的非线性振动响应，可能引起结构的破坏。
因此，准确分析大跨空间网壳结构地震响应，对于结构设计和抗震性能评价具有重要意义。
首先，本文将对大跨空间网壳结构进行动力学分析。
动力学分析是利用弹性力学和结构动力学原理，研究结构在地震荷载作用下的振动行为。
通过对结构的模型建立、地震波加载以及计算方法的选择，可以得出结构在不同地震波作用下的振动特性。
接着，本文将对大跨空间网壳结构的地震响应进行数值分析。
数值分析是通过计算机模拟结构的地震反应，得到结构的位移、速度和加速度等参数。
基于数学模型和数值求解算法，可以得到结构的地震响应时程曲线和频谱特性。
最后，本文将讨论大跨空间网壳结构的振动控制方法。
振动控制是通过采取一定的措施，减小结构的振动反应，从而提高结构的抗震性能。
常见的振动控制方法包括结构加固、阻尼器安装以及主动控制等。
通过对不同振动控制方法的研究，可以选择合适的控制方式，保证大跨空间网壳结构在地震中的安全性能。
综上所述，大跨空间网壳结构地震响应分析及振动控制是一个具有挑战性和实用价值的研究课题。
通过对大跨空间网壳结构地震响应的分析和振动控制的研究，可以为结构设计和抗震性能评价提供科学依据，保障人们的生命财产安全。
单层柱面铝合金网壳结构强震失效机理及易损性研究
单层柱面铝合金网壳结构强震失效机理及易损性研究随着建筑结构设计的不断发展和进步，针对地震的设计要求得到了焕然一新的进展，如今，地震设计加入了新的要素，如考虑隔震、减震和加强某些构件等，但是在发生地震灾害时，建筑结构在长期的使用过程中难免会出现变化。
本论文将试图探讨单层柱面铝合金网壳的结构强震失效机理及易损性问题。
一、铝合金网壳的结构原理铝合金网壳的结构原理是一种基于薄壳理论和拱理论所建立的模型，该模型的特点是单层网状薄壳板形成的凹显拱壳体，密度小、坚固耐用、具有轻质、高强、可塑性好、耐腐蚀等优点，因此被广泛用于建筑领域。
二、单层柱面铝合金网壳的研究现状随着对单层柱面铝合金网壳的应用越来越广泛，对其结构的研究也越加深入。
在之前的研究中，单层柱面铝合金网壳的失效模式和失效机理已经得到了一定程度的研究。
据研究表明，单层柱面铝合金网壳在发生地震时，其容易发生弹性稳定性失效、破坏部位的屈曲和扭转变形、拱肋和网壳的纵向位移等破坏模式。
同时，板的灵活性和支撑条件的变化也会对其破坏过程的形成起到重要的作用。
三、单层柱面铝合金网壳的易损性单层柱面铝合金网壳由于其运用材料的特殊性质，其结构上的易损性也具有一定的难度。
在其失效模式和失效机理研究的过程中，研究人员还发现了一些影响网壳易损性的原因，如弯曲强对应的大度数、铝合金网壳前倾和横向负偏差、墙底残余形变等因素。
四、对单层柱面铝合金网壳的加固与改进针对单层柱面铝合金网壳的现有问题，进行加固与改进可以有效提升其结构的抗震性。
具体来说，可以进行以下方面的优化：1、提高板的剪切强度，使其进一步增强其弹性稳定性和破坏时的承载能力。
2、调整拱肋的刚度和位置，以增强其受力性能。
3、增加板与拱肋的间隔数，减轻板的支撑条件，降低板件的纵向位移等。
五、总结本论文针对单层柱面铝合金网壳的结构强震失效机理及易损性进行了初步分析。
在建筑设计和施工中，应对其结构进行更加全面和深入的阐述，并基于现有问题加以修正和改进，以提升其抗震性能，并实现其在地震中的稳定运行。
单层球面网壳的最不利地震作用分析
动力响应与场地卓越周期及地震波平台段持时之
间 的关 系 。
１ 单 层球 面 网壳 的最 不 利地 震 作用 分析
以跨度 ４ 矢跨 比为 １５的 Ｋ 型单层球 面 ０ｍ、 ／ ８ 网壳结构（ 见图 １为例 ， ） 主肋杆件及 环向杆件均采 用 １１ ． 钢管 ， ２ ×３５ 腹杆采用 １ １ ３ ４× 钢管 ， 支座 为三 向固定铰支座 ， 分布在网壳最外环的每一节点 处， 承受均布荷载 ２ｋ ／ ｚ采用 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ ｍ 。 Ｎ Ｙ 软件［ 对 ］
周期及地震波平 台段持 时的研 究， 建立结构动力响应与场地卓越周期及地震波平 台段持 时之 间的关 系， 明确 了何种 务件 下
的荷载 为结构最不利外荷 载。
关键词 ： 单层球 面网壳； 最不利地震作 用； 双重非线性 中图分类号 ： ．５ ３１ ２ １３ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ２ ７ ２ （０ ６０ —０８ — ５ １７ — ０ ９２０ ｝３ ０ ８ ０
Ｔ ｅ ｍｏ ｔ ｎａ ｏａ ｌ ａ ｔｑ ａ ｅ ｅ ｃｔｔ ｎ ｆｓｎ ｌ ａ ｅ ｐ ｅ ｉ ｌ ｈ ｌ ｈ ｓ ｆｖ ｒｂｅ ｅ ｒ ｕ ｋ ｘ ｉ ｉ ｓｏ ｉｇｅ—ｌｙ ｒｓ ｈ ｒ ａ ｅ ｌ ｕ ｈ ａｏ ｃ ｓ
Ｙ Ａ ｏ ｇｙ Ｙ ．ｏｇ，Ｈ Ｎ Ｓ ｉ ｈｄ，Ｈ ＮＪ ｎ Ｕ Ｎ Ｈ ｎ．ｕ ， Ｅ Ｊ ｈｎ Ｓ Ｅ ｈ． ａ Ｓ Ａ ｉ ｉ ｚ ａ
单层 球 面 网 壳 的最 不 利 地震 作 用分 析
苑 宏字 叶继 红 沈世 钊 单 ， ， ， 建
（． １东南 大学 土木工 程 学院 ， 苏 南 京 ２０９ ； 江 １０６ ２哈 尔滨工业 大 学 土 木工程 学 院 ， ． 黑龙江 哈 尔滨 １０９ ） ５００
单层球面网壳结构随机地震响应与可靠度分析
作者：徐军 袁子豪
来源：《湖南大学学ห้องสมุดไป่ตู้·自然科学版》2019年第11期
摘; ;要：为评价单层球面网壳结构抗震性能，需充分考虑地震激励的随机性以及非平稳性.结合概率密度演化方法，可得到单层球面网壳结构动力响应的概率信息及可靠度.首先，采用谱表示-随机函数方法，生成符合不同设防要求的全非平稳地震动，其平均反应谱与规范反应谱拟合效果理想，通过概率密度演化方法考察了单层球面网壳结构最大位移的概率密度演化全过程;进一步地，分别从宏观和微观层次上选取2个失效评价指标，通过引入等效极值分布思想，可获得单层球面网壳结构抗震可靠度分析所关心的动力响应极值分布;最后通过参数分析，评价了不同参数对单层球面网壳结构抗震可靠度的影响.与传统方法相比，本文方法从随机性的角度评价网壳结构的抗震性能更加合理，并且兼顾了效率和精度.
关键词：单层球面网壳;地震动;概率密度演化;随机动力响应;动力可靠度
中图分类号：TU393.3; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文献标志码：A
Stochastic Seismic Response and Reliability Analysis of
Single-layer Spherical Reticulated Shells
XU Jun，YUAN Zihao
（College of Civil Engineering，Hunan University，Changsha 410082，China）
Abstract：To evaluate the seismic performance of single-layer spherical reticulated shell，the randomness and non-stationarity of seismic excitations need to be sufficiently taken into account. In conjunction with the probability density evolution method（PDEM），the probabilistic information of dynamic response and reliability can be readily obtained. First，the random function based spectral representation method is employed to model the fully non-stationary seismic ground motions，which meets the requirements of different fortifications. Moreover，the average response spectrum accords well with the target response spectrum. Then，the instantaneous probability density evolution process of the shell’s maximum displacement is investigated from the perspective of PDEM. Further，two indices，which characterize the failure of the shell structure，are selected from macro and micro levels，respectively. By introducing the idea of equivalent extreme-value event，one can obtain the extreme value distribution of response for seismic reliability analysis. Finally，through carrying out the parametric analyses，the effect of different parameters on the seismic reliability of the shell can be evaluated. Compared with the traditional methods，the proposed method can evaluate the seismic performance of single-layer spherical reticulated shells from the perspective of randomness，which is much more reasonable. Besides，the tradeoff of efficiency and accuracy can be also ensured.
网壳结构高烈度强震下的动力强度破坏研究
当 输人加速度幅值增加到５０ ｌ ０蒯 时， 和图７ ０ｇ 和６０ ａ 图６ 给中明显看出结构塑性的 发展， 杆件进人塑性 的 数量分别达到 １和３ 根， ３ ５ 进人塑性杆件的相对塑性应变值继续增加， Ｕ为分别为一 ． 和一 ． ， ５６ ６ ６ ６网壳 ９ 中 具有最大相对塑性应变的杆件仍为 杆件 １ ， 但最大位移节点的位置发生了 改变， 从节点 ａ 变化到节点 ｂｂ ，
的 也较多， 加 这与 速度幅值为５ ｇ 和６０ ｌ 情况相似。 ０ ａ ０ｇ 时的 ０ｌ ａ 当 值 加速度幅 继续增加到９ ｇ 时， ０ ａ 从图９ ０ｌ 中可以 看出， 位移节 位置 最大 点的 未发生改 仍为节 ， 变， 点ｃ
但具有最大相对应变的杆件位置又发生改变， 从杆件２ 变为杆件３此时节点。 ， 为杆件３ 的端节 杆件３ 点， 最 大相对塑性应变 认值达到一３０。网壳中 ２． ６ 进人塑性的杆件数量达到 １ 根， 杆件总数的４％， ９ 占 ６ ８ 接近一半 的杆件进人塑性。 此时结构的 整体位移延性和杆件变形延性基本耗尽， 结构从而失去 继续承载的能力。 为了更直观的 描述网壳结构随加速度幅值增加而发生的塑性发展， ０ 采用直观的 图１ 中 方式表达杆件进 人塑性的位置及塑 性发展的程度， 进人塑 性的杆件以圆 标记出， 该圆的直径大小代表了 杆件的相对塑性应变
随 输 地 波幅 从３ 酬 始 ０ ａ 止， 中Ｋ球壳的 点 震 值 ８ 开 到９ ｇ 为 图３ ８ 着 人 ０ ０ｌ 节 位移幅 也逐 增加。 Ｉ 值 步 图Ｉ
是网壳最大节点位移一 加速度幅 值响应曲 从图中可以看出不同加速度幅值时对应的网壳节点最大位移 线，
幅 加 值， 速度幅 值在３ 咧 到８ ｇ 在之间变化时， ８ ０ ０ａ ０ｌ 最大节 点位移大体呈线性变化， 但加速度幅值在８ １ ， ｇ ０ 时， 发生剧烈变化， ０咧 到９ 咧 之间， 从８ ０ ０ ０ 最大节点位移急剧增加。 很明显８ 蒯 是位移发生剧烈的转折 ０ ０
单层球面网壳强震失效分析中考虑节点刚度影响的简化模型研究
单层球面网壳强震失效分析中考虑节点刚度影响的简化模型研究随着我国经济的快速发展，高层建筑、大型体育场馆、桥梁、隧道等工程项目逐渐增多。
随之而来的是对结构安全性和抗震性能的更高要求。
其中，球面网壳结构具有较高的使用价值和美学价值，但在强震作用下易发生失效，对人员和财产的安全造成极大威胁。
传统球面网壳的结构分析方法忽略了节点刚度对整个结构的影响，导致在强震作用下失效预测结果偏差较大。
因此，结合球面网壳结构特性和失效机理，引入节点刚度因素，探究其对结构强震失效的影响，对球面网壳结构的抗震设计具有重要的理论和实践意义。
目前，对于单层球面网壳的强震失效分析，学术界已经提出了多种模型。
经过研究，笔者认为在考虑节点刚度影响的前提下，可以采用简化模型对单层球面网壳的强震失效进行分析和研究。
其具体步骤如下：首先，采用有限元方法对单层球面网壳进行建模，将节点约束刚度与单元刚度进行耦合。
其次，在结构受强震作用时，计算节点的相对位移，同时考虑节点的刚度和变形特性。
然后，根据节点的相对位移以及约束刚度和单元刚度的耦合关系，进一步计算节点和单元在强震作用下的变形和应力状态。
最后，根据节点和单元的变形和应力状态，预测结构的失效情况。
以上模型的关键在于节点刚度影响的考虑。
因此，在计算节点位移和相对位移时，需要将节点的约束刚度和变形特性纳入考虑。
此外，还需要对节点固有频率和节点模态振动形态进行分析和研究。
通过对节点的分析和研究，可以得出单层球面网壳结构失效的主要影响因素，为球面网壳结构的抗震设计提供参考依据。
综上所述，单层球面网壳强震失效分析中考虑节点刚度影响的简化模型是一种比较新颖的研究方向。
该模型结合了球面网壳结构特性和失效机理，引入节点刚度因素，对结构强震失效进行分析和研究，为球面网壳结构的抗震设计提供了新的研究方向和思路。
在未来的研究中，应加强模型的验证和实验研究，提高模型的可靠性和适用性，为球面网壳结构的工程应用提供更为可靠的支撑。
铝合金双层球面网壳结构的抗震性能分析
铝合金双层球面网壳结构的抗震性能分析提要：本文以双层球面网壳为研究对象，分析了其结构随参数变化的自振特性，然后采用Newmark积分法对其进行地震时程响应分析，分别研究了铝合金与钢双层网壳在竖向地震荷载作用下结点随参数变化的位移响应及杆件轴向应力响应。
研究结果表明，铝合金网壳与钢网壳在结构相同的情况下，其自振特性基本相同，而对地震荷载引起的位移响应，铝合金网壳要略大于钢网壳，而铝合金网壳杆件轴向应力远远小于钢网壳，因此在网壳结构中用铝合金取代钢材具有可行性。
一、引言近年来，网壳结构在大跨度结构的建造中得到越来越多的应用，单层网壳结构具有简单经济的优点，但由于稳定性差，只适用于中、小跨度的结构。
当跨度较大[1](一般是40米以上)时往往选用双层网壳。
铝合金材料具有自重轻、耐腐蚀、易于维护、耐久性好等特点，所以在大跨度网壳结构中更为适用。
早在50年代欧美等国就建成了许多铝合金结构，并对它开展了大量的基础性研究工作，70年代欧洲钢结构协会(ECCS)就制定了《欧洲铝合金结构建议》[3]，我国对铝合金结构的研究起步较晚，但随着经济的发展也建成了很多铝合金网壳结构，如上海国际体操中心等。
国内外学者对此结构的研究主要集中在静力稳定性能研究方面，对其抗震性能的研究成果较少。
本文采用空间杆单元有限元法[4]，对肋环型四角锥双层球面网壳(如图1所示)在不同几何参数下，利用时程法研究其在竖向地震作用下的结构响应。
二、网壳自振特性分析结构的自振特性主要是指频率、周期和振型，为了求解结构的这些特征，将网壳结构离散化，按多自由度体系进行有限元分析，其无阻尼自由振动方程为[5]：(1)求解一般归为广义特征值的问题：(2)式中：分别为结构质量矩阵和刚度矩阵;，分别为位移向量和加速度向量;为结构的圆频率。
本文采用子空间迭代法[6]对跨度50m、60m和跨度70m，矢跨比从1/6到1/2、杆件为121x8、网壳厚度为2m的双层铝合金球面网壳进行了自振特性分析，同时也计算了相同尺寸钢网壳的自振特性。
柱面网壳在地震作用下的失效机理研究
表现 在反隐身 目标上 ．雷 达组网技术是 一种反 隐身 日标 的可行措 旌 。隐身 目标并非在所有角度和所有频率上都具有 同样的隐身效果 ， 仍 然会给雷达探测留有“ 空间窗 口” 频 率窗 口” 利用 多频段组 网和先进 和“ 。 的数据 融合技术 ． 可以削弱微波波段 隐身涂层 的隐身作用 ， 既 又可以从 不 同频道从多个方向上照射 目 ， 标 使处于网络范 围内的隐身 日标至少可 被一部雷达探测到。因此 ． 网的涌现性也注定雷达 网将 成为反隐身 目 组
组网雷达可发现更 多 日标 ， 对某些 目标 发现次数 增多 ， 并且 对这些 日标 测定得更准确。
隐身 目 ， 标 实现反隐 身的 目的。本文在此基础上 提出了有关组网优 化布 站 的几点看法 ． 并不是很完善 。 网和反隐 身都是 近几年提 的新课题 。 组 有待更多 的人加人进来深人探索 。
用 Ｑ２ ５钢 ， ３ 本构关 系假定 为 塑性 随 动 Ｐａｔ ｉｅ ｔ ｌ ｉ Ｋｎｍａｉ 型 ， 度为 ｓ ｃ ｃ模 密 ７８ ０ｋ／３弹性模量为 ２ ６Ｇ ａ泊松 比为 ０ ． ５ ｇｍ 。 ０ Ｐ． ． 屈服强度为 ２ ５ＭＰ ， ３ ３ ａ 切线
２ ｘ ０ ４ ２ ｅ ｒ ｍ跨度的单层 圆柱 面网壳为研究对象 。采川通川 有限元分析软
ｌ． ３
４ 结语
随着现代高科 技的不断发展 。 各种先进 电磁技术 ． 产品层 Ｉ不 电磁 【 ｜
穷 ， 战争将是争夺 电磁空 间的时代。为了充分发挥现有雷达 装备的 未来 性能 ， 更好地完 成空中 目标搜索 、 跟踪 、 测量 ． 进一步 减少 虚警概 率和漏 警概率 ， 就必须 立足于现有雷达 的装备 ， 以先进的现代信 号处理技术 和 先进的信息融合技术为基础进行雷达组 网。 也正是 雷达 组网可以利用 隐 身 目 的前 向、 标 侧向 、 上下反射的隐身缺 口， 探测 低空飞行 日标及其他 来
单层网壳动力特性和地震响应分析
地面运动而使结构 产生 剧烈 的振 动产 生地 震 内力 和位 移 ， 可能会造成结构 整体 失稳 或倒塌 。网壳结 构 的抗震 性能研
究在工程 中有很重要 的意义。 １ 结构体系地震响应 的数值 方法
（ １ ） 网壳结构 模态 分析 数值方 法。结构 模态 分析是 分析 自由振动情况下 ， 结构 的动力 特性 ， 如周期 、 频率 、 振型
为大型空间结构 ， 受到强烈地震 作用 时 ， 会 由于很大 幅度的
【 文章编号】 １ ０ ０ １ — ６ ８ ６ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ 一 ｏ ｏ ６ ４ — ０ ２
方法得到 广义 的位移 响应 ， 此位 移响应 对单 自由度体 系在 地震 波作 用下各 振 型的位 移响应 ， 最后 各振 型 的振 型 向量 累加 可以得到结构 的时程分析结果。 ２ 用有限元软件进行算例分析
的基本 问题如下公式（ ４ ）所示 ：
较高。第五 、 六 阶振型的振型形式 为网壳弯 曲振动 ， 变形 曲
线严格对称 ， 第七 、 八阶是逆时针扭 曲， 第九、 十 阶振型 曲面 比较复杂 。以上 分析 可见 ， 网壳结 构的振 型 以分成 水平 振 动和竖 向振型为主 ， 网壳 的 自振频率具有 十分密集 的特点 ， 并且总有几 个频率 非 常接近甚 至相等 。研 究表 明 ， 网壳 结
式中 ， ［ Ｍ］为结 构 的质 量矩 阵 ； ［ Ｋ］为结 构 的刚 度矩 阵。 结构 自振特性 的研究 ， 从 数值 分析 的角度归结 为求解公 式（ ３ ）的广义特征值问题。 利用公式 （ ３ ）可求出结构的 自振 频率 以及对应的振型向量。 （ ２ ） 弹性时程分析方法 。 弹性 动力时程分析方法解决
自振频率 和周期 ， 由表 １ 分析可得 ： 第一 、 二 阶振型 的周期和
适用于单层球面网壳的地震动参数分析
目录第1章绪论 (1)1.1 单层球面网壳结构的特点和类型 (1)1.2 空间结构强震失效机理研究现状 (1)1.3 空间结构地震动参数研究现状 (4)1.3.1 地震动强度参数研究现状 (5)1.3.2 地震动持时参数研究现状 (7)1.4 存在的问题 (9)1.5 本文的主要工作 (10)第2章网壳计算模型与统计学原理 (11)2.1 引言 (11)2.2 网壳结构计算模型 (11)2.2.1 杆件与节点计算模型 (11)2.2.2 计算模型在有限元软件中的实现 (12)2.3 统计学原理 (15)2.3.1 线性回归 (15)2.3.2 假设检验 (16)第3章适用于单层球面网壳的地震动强度参数分析 (19)3.1 引言 (19)3.2 计算模型及地震动记录 (19)3.2.1 计算模型 (19)3.2.2 地震动记录 (20)3.3 计算模型动力特性分析 (23)3.3.1 自振频率 (23)3.3.2 谐响应分析 (24)3.4 基于三向敏感频率的地震动强度参数分析 (26)3.5 地震动强度参数评价 (27)3.5.1 强度参数与其评价方法 (27)3.5.2 相关性 (29)III3.5.3 有效性 (31)3.6 本章小结 (33)第4章适用于单层球面网壳的地震动持时参数分析 (35)4.1 引言 (35)4.2 计算模型及地震动记录 (35)4.3 地震动持时对结构响应及倒塌能力的影响 (38)4.3.1 地震动持时对结构响应的影响 (38)4.3.2 地震动持时对结构倒塌能力的影响 (40)4.4 地震动持时参数分类及评价 (41)4.4.1 地震动持时参数分类 (41)4.4.2 地震动持时参数评价 (42)4.5 强度和持时因素在结构损伤发展中的作用对比 (43)4.6 本章小结 (44)第5章总结与展望 (45)5.1 总结 (45)5.2 展望 (46)参考文献 (47)发表论文和参加科研情况说明 (51)致谢 (53)IV第1章绪论第1章绪论1.1单层球面网壳结构的特点和类型我国空间结构的发展始于20世纪50年代，具有发展速度快、形式种类多和应用范围广的特点，被广泛应用于铁路车站及航站楼等交通枢纽、体育场馆和会展中心等需要大跨度活动空间的公共建筑中。
大跨空间网壳结构抗震性能和分析方法的研究的开题报告
大跨空间网壳结构抗震性能和分析方法的研究的开题报告题目：大跨空间网壳结构抗震性能和分析方法的研究摘要：大跨空间网壳结构是一种重要的工程结构，具有重量轻、形式美观等优点，但在地震等自然灾害面前存在较大的安全隐患。
因此，通过分析其动力响应特性，进一步探究其抗震性能和分析方法是一项十分必要的工作。
本文将通过文献调研和实验验证的方式，对大跨空间网壳结构的抗震性能和分析方法进行深入研究。
关键词：大跨空间网壳结构；抗震性能；分析方法一、研究背景大跨空间网壳结构是一种重要的现代建筑结构，其具有的轻量化和形式美观等特点获得了广泛应用。
但是，由于其结构本身的特殊性质，如节点连接复杂、变形大等，使得其在地震等自然灾害中的抗震性能存在着一些局限性。
为了提高大跨空间网壳结构在地震中的稳定性，必须对其抗震性能进行深入研究。
二、研究目的本文旨在通过文献调研和实验验证的方式，研究大跨空间网壳结构的动力响应特性，进一步探究其抗震性能和分析方法，提出一些有效的抗震措施，为其应用和设计提供理论依据。
三、研究内容和方法（一）研究内容1. 大跨空间网壳结构的结构特点和设计规范。
2. 大跨空间网壳结构的动力响应特性分析。
3. 大跨空间网壳结构的抗震设计方法和抗震措施。
（二）研究方法1. 文献调研法：通过查阅相关文献，了解大跨空间网壳结构的结构特点、设计规范和抗震性能分析方法等。
2. 数值模拟法：采用有限元方法对大跨空间网壳结构进行动力响应分析。
3. 实验验证法：通过建立大跨空间网壳结构模型进行实验验证，比较实验结果与数值模拟结果的一致性。
四、研究意义本文的研究成果将对大跨空间网壳结构的抗震性能和设计方法进行深入探究，提高其在地震等自然灾害中的安全性。
同时，也可以为大跨空间网壳结构的设计提供理论依据，为其应用推广提供保障。
五、预期成果1. 对大跨空间网壳结构的结构特点和设计规范进行分析总结。
2. 对大跨空间网壳结构的动力响应特性进行数值模拟分析。
网壳结构的抗震设计
3.3.4 结构内力分析
1）网壳的受力性能与一般结构相比，具有许多特点，因而它的计算 也有许多特殊性。 网壳是一个高次超静定结构，只有在对其所有杆件的截面进行初 步设计后才能进入计算，计算的结构又将对初步设计的截面进行修 改，截面的修改又将引起结构内力的变化，又需要重新计算；网壳 的受力，特别是它的整体稳定性对结构的几何形态的变动特别敏感， 因此计算和设计之间存在紧密的内在联系，往往需要经历设计——计 算——再设计直至满足为止的过程 网壳设计中优或劣的评定准则，除用料经济指标外，还必须考虑 其它多种因素，如网壳是否对某种因素敏感，达到极限承载力的安 全储备的大小，网壳的延性指标，网壳是否便于施工安装等等。以 上这些必须通过计算才能确定。
网壳支座节点的节点板、支承垫板和锚栓的 设计计算和构造等可以参考网架结构的支座节点。
弹性支座
2）支座节点 网壳结构的支座节点设计应保证传力可靠、连接简单， 并应符合计算假定。通常支座节点的形式有固定铰支座、弹性 支座、刚性支座以及可以沿指定方向产生线位移的滚轴铰支座 等。 a) 固定铰支座 适用于仅要求传递轴向力与剪力的单层或双层网壳的支 座节点。 球铰支座 弧形铰支座 包括 双向弧形铰支座 双向板式橡胶支座 适用于较大跨度、落地的网壳结构
网壳结构的节点主要有焊接空心球节点、螺栓球节点和嵌入式节点 等，其中用得最广泛的是前两种。对于网壳结构的螺栓球节点设计 和网架结构完全相同。焊接空心球当直径为120~900mm时，其 受压和受拉承载力设计值可统一按以下公式计算：
d N R (0.32 0.6 ) d t d f D
肋环型球面网壳
联方型球面网壳
施威德勒型球面网壳
凯威特型
短程线型
3.3.3网壳结构一般设计原则
单层球面网壳结构的地震易损性分析研究
民群 众 的 生命 安 全 及 财 产 造 成 了惨 重 的损 失 。按 现行 的以保 障生 命 安 全 为基 本 目标 的抗 震设 计 理
论所 设 计 和建 造 的建 筑 物 ， 地 震 中虽 然 没 有 倒 在
网壳 结构 造 型优 美 ， 力 合 理 ， 在 设 计 范 围 受 已 内被广泛 应 用 于 各 种 大 型 体 育馆 ， 议 展 览 中心 ， 会
关键词
单层球 面 网壳
地 震易损 性
失效概率 Ａ
损伤级别
中图法 分类号
１ ３ ．４ ； ： １４ ３ ＇ ６
文献标志码
我 国是 世界 上地 震 灾 害 最 为严 重 的 国家之 一 ，
在２ ０世纪 ， 及 以上 地震 就 发 生 了 近 十次 ， 人 ８级 给
此， 结构 地震易 损性分 析也 是工 程项 目全生 命 周期
展。地震易损性分析是结构损失分 析和地震风险
分 析 的重要 组成 部分 ， 筑 结 构 的全 生 命 周 期 费用 建 包 括初 始 造 价 费 用 和 在 未 来 各级 风 险 水 平 地 震 作 用下结 构发 生各 种破 坏 状 态 的 损失 期 望 之 和 ， 由于
地震 易损性 分析 在结 构损 失分 析 中的核 心 地位 ，因
５ 服从 对数 正态 分 布 ， 由此式 （ ） 以转 化 为标 准 １可
正态 分 布 函数 的形式 ：
＝
第一作 者简 介 ： 张云 杰 ， 程师 ， ， 究 方 向： 震 设计 。Ｅｍ ｉ 工 女 研 抗 －ａｌ
ｚａｇｕ ｊ ＠ ｖ ｚｔｍ。 ｈｎｙ ｎｉ ｔ．ｏ ｅ ｊ
Ｐ ｄ ｔ 一（ 【 ≥ ］ ＝ Ｓ
大跨空间网壳结构的抗震研究综述
技术工程·TECHNOLOGY AND ENGINEERING大跨空间网壳结构的抗震研究综述黄成勇（重庆交通大学 土木建筑学院，重庆 ４０００７４）摘要：大跨空间网壳结构一般为重要性建筑，其抗震性能关系到人民生命和国家经济财产的安全，实施可靠的抗震保护措施是非常必要的。
本文介绍了单层网壳结构、双层网壳结构地震响应的计算理论和计算方法。
将网壳结构的抗震水平划分为三个不同层次，论述了不同的抗震方法、特点以及应用情况,充分说明了结构抗震的重要性。
关键词：大跨；抗震原理；单层网壳；双层网壳引言： 网壳结构振型密且耦合，发生地震时响应复杂，与高层建筑存在显著差别，设计时的经验及方法则不能通用了。
网壳结构相对复杂，带来了在计算和设计方面的问题。
其具有结构形式多样、杆件及节点多、造型多变的特点，目前我们对其抗震规律的认识还很浅［１］。
其次，网壳结构是一种三维空间结构，可以满足对建筑复杂外形的需要，在大型公共场所被越来越多的采用。
复杂的外形也带来了其复杂的受力形式，其抗震性能变得尤为重要，针对网壳结构抗震的研究有助于我们解决现实中遇到的问题，具有一定的现实意义。
１ 抗震原理抗震可分为隔震、减振和隔震减振并用，这是从抗震的目的进行分类［２］。
随着研究的逐渐深入，渐渐达成了一个共识，即在达成抗震目标的同时充分利用结构的抗震性能，使其达到最优。
抗震是通过通过计算和设计建筑结构、增加外部耗能装置，使结构能够达到一定的隔震减震的性能。
２ 抗震性能研究方法 2.1时程分析法时程分析法又称结构直接动力法［３］。
可通过输入地震数据，计算结构在此地震作用下的响应，获得结构各节点的位移、速度和加速度解。
但具有耗时、数据量大及较容易受影响的缺点。
这种方法可考虑几何非线性及弹塑性，适用于各种结构形式。
2.2 振兴分解反应谱法反应谱理论具有使用简单，便于操作的优点，是将地震作用转化为静力荷载进行计算，在国际上广泛采用此方法进行工程设计。
网壳结构的抗震设计
肋环型球面网壳
联方型球面网壳
施威德勒型球面网壳
凯威特型
短程线型
3.3.3网壳结构一般设计原则
1） 网壳结构在各种作用下的内力、位移及整 体稳定计算除工作荷载外，还应根据具体情况 考虑包括地震、温度变化、支座沉降及施工荷 载等效应。 2）计算荷载：
网壳自重和节点自重 屋面活荷载
两者取大值
永久荷载
屋面和吊顶自重 设备管道等自重
பைடு நூலகம்
5）稳定性分析
网壳的稳定性可按考虑几何非线性的有限元分析方 法（荷载—位移全过程分析）进行计算，分析中可 假定材料保持为线弹性。用非线性理论分析网壳稳 定性时，一般采用空间杆系非线性有限元法，关键 是临界荷载的确定。单层网壳宜采用空间梁系有限 元法进行计算。
6）抗震分析
在设防烈度为7度的地区，网壳结构可不进行竖向抗震计算，但必 须进行水平抗震计算。在设防烈度为8度、9度地区必须进行网壳结 构水平与竖向抗震计算。 对网壳结构进行地震效应计算时可采用振型分解反应谱法，按此 法分析宜取前20阶振型进行网壳地震效应计算；对于体形复杂或重 大的大跨度网壳结构，应采用时程分析法进行补充计算。 在抗震分析时，宜考虑支承结构对网壳结构的影响。当网壳结构 在单排的独立柱、框架柱或承重墙上时，可把支承结构简化为弹性 支座。对于网壳的支承结构应按有关标准进行抗震计算。
随着科学技术的进步，只要精心设 计，精心施工，网壳结构存在的缺点和 问题是不难解决的。
4）网壳的发展
1.利用网壳结构的优点实现独特造型
2.网壳结构的跨度越来越大
3.可移动或可开启的网壳结构 4. 新型空间网壳结构减震体系 5. 新型屋面材料的发展
3.3.2 结构的形式
分类方法：
单层椭圆抛物面网壳的最不利地震作用分析
单层椭圆抛物面网壳的最不利地震作用分析夏敏;文明;王新芳【摘要】以单向斜杆正交正放型单层椭圆抛物面网壳为研究对象，根据不同场地类型和不同设计分组对应的加速度反应谱，利用人工地震波生成程序STMQKE GR生成了3种设计地震分组和5种场地类型对应的人工地震波。
分别对网壳在多遇6、7、8度下的最不利地震进行了研究，挑选出了最不利的场地类型、多遇7度下各类场地类别对应的最不利设计地震分组和网壳的最不利地震持时。
%One-way diagonals of orthogonal type single elliptic paraboloid shell was used to study according to the different types and designs grouped venues corresponding acceleration response spectrum. The artificial seismic waves were used to generate STMQKE GR program and designe to generate three types of seismic grouping ,and five venues corresponding artificial seismic waves. Reticulated shell in 6,7,8 degrees under the most unfavorable earth-quake are studied,pick out the most unfavorable type of venue,the most unfavorable design earthquake group under 7 degrees and the most unfavorable earthquake excitations of reticulated shell.【期刊名称】《南昌大学学报（工科版）》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P236-240)【关键词】椭圆抛物面网壳;人工波;最不利地震作用【作者】夏敏;文明;王新芳【作者单位】南昌大学建筑工程学院，江西南昌330031;南昌大学建筑工程学院，江西南昌330031;南昌大学建筑工程学院，江西南昌330031【正文语种】中文【中图分类】TU311.41网壳结构由于造型美观、结构简单，在工程界得到广泛应用，学者们对网壳结构进行过一些研究，如哈尔滨工业大学的邢佶慧等[1]依据基于性能抗震设计思想,归纳近年来网壳结构抗震性能的大量研究成果,提出新的网壳结构抗震设计方法,为我国网壳结构抗震规范的制定提出依据；刘海卿等[2]在研制的SMA-叠层橡胶支座的基础上,针对竖向刚度大、竖向隔震效果不明显的问题,研制一种在上部串联加入碟形弹簧的新型三维隔震支座,并建立一典型的单层柱面网壳结构模型,分析了其对结构性能的影响；翟长海等[3-4]提出最不利地震概念以来，范峰等[5]对最不利地震动在网壳结构抗震设计中的应用进行了研究。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
网壳结构的概率地震易损性分析
网壳结构作为大跨度空间网格结构的主要结构形式之一,被广泛应用于综合文体中心、大型交通枢纽车站及航站楼、集群式工业厂房等基础设施。
我国地震灾害严重,量大面广的网壳结构面临着严重的地震威胁。
大跨度空间结构一旦发生破坏或倒塌,将造成严重的人员伤亡、经济损失或社会影响。
我国现行抗震设计规范采用多级设计的思想,即“小震不坏、中震可修、大震不倒”,其实质是性能化设计的雏形,但该设计思想不能考虑到中小地震时结构或非结构构件的破坏程度及由此导致的经济损失,远远不能满足社会和公众对结构抗震性能的需求。
本文以基于性能的多水准化抗震设计及地震风险评估为研究背景,对典型的大跨度空间网格结构——单层球面网壳和单层柱面网壳进行地震易损性分析,一方面可为网壳结构的多水准性能化设计奠定理论基础,另一方面则为地震灾害损失的快速预测与评估及地震巨灾保险制度的实施提供技术支持。
具体来说,本文的研究工作如下:（1）以平均模态应变能系数作为振型贡献指标,将其值大于0.01的振型定义为网壳结构线弹性地震响应的主导振型。
以20条真实地震动记录作为输入,分别考虑4种地震动输入情况:仅X向、仅Y向、仅Z向和三向地震动同时输入,对单层球面网壳和单层柱面网壳的主导振型进行识别。
在此基础上,采用振型分解反应谱法和CQC振型组合方法计算网壳结构仅考虑主导振型、前30阶及前250阶振型三种情况的地震效应组合值,并将其与时程分析结果进行对比,以验证该识别方法的可行性。
（2）基于网壳结构的主导振型,提出了可同时考虑更多结构自振特性和地震动频谱成分的地震动强度参数Sa,dom
（T<sub>1</sub><sup>d</sup>,T<sub>2</sub><sup>d</sup>,...,T<sub>i</su b><sup>d</sup>,...T<sub>N</sub><sup>d</sup>,（ζ））（简记为Sa,dom）,该地震动强度参数表示为结构各主导振型对应地震动加速度反应谱值的几何加权
平均数,其中各阶主导振型的平均模态应变能系数作为相应的权值。
选取了11
个常见的地震动强度参数,从与网壳结构非线性地震响应的相关性、有效性、充分性等方面与本文提出的地震动强度参数进行综合对比,并对Sa,dom 的地震危
险可计算性进行了讨论。
（3）确定了网壳结构地震易损性分析中历史地震动记录的选取原则及合理输入数目,并从太平洋地震工程研究中心“下一代衰减模型”强震数据库中选取了 40条远场地震动记录来考虑易损性分析中的地震动不确定性。
总结了网壳结构有限元建模中13个随机参数的概率分布模型,并通过单参数敏感性分析获得
了表征13个随机参数敏感性大小的“龙卷风图”。
在此基础上,采用Sobol’法和拉丁超立方抽样方法对5个主要的随机参数
进行了全局敏感性分析,获得了 5个参数各自对结构响应的贡献率。
（4）从结构滞回耗能的角度出发,提出了基于地震能量需求的结构损伤指标DIE,该指标定
义为地震能量需求与结构耗能能力的比值,其中地震能量需求即为结构在地震过程中的总滞回耗能,可通过对结构的加速度响应时程进行连续小波变换等效获得。
以高效的拉丁超立方抽样方法对5个主要的结构随机参数进行抽样,以40
条远场地震动作为输入,对18个不同矢跨比及屋面质量的单层球面网壳和单层
柱面网壳的720个随机样本进行动力荷载域全过程分析,对分析结果进行统计,
基于损伤指标DIE建立了不同网壳结构的概率地震需求模型、概率抗震能力模型和概率倒塌能力模型,并获得了网壳结构不同性能水准的地震易损性曲线。
（5）
基于文献中己有的近场速度脉冲型地震动判别方法,选取了 40条包含速度脉冲分量的近场地震动,并将其作为输入,考察了单层球面网壳和单层柱面网壳在近场速度脉冲型地震动作用下的位移和轴力响应;对网壳结构进行动力荷载域全过程分析,建立了网壳结构在近场速度脉冲型地震动作用下的概率地震需求模型、概率抗震能力模型和概率倒塌能力模型,并与远场地震动作用下的分析结果进行对比。