大跨空間網(wǎng)格結構多點地震動輸入下冗余特性研究.pdf

1、近年來，大跨空間網(wǎng)格結構廣泛應用于工程結構領域，其在強震等突發(fā)事件下的安全問題也日趨突出。空間網(wǎng)格結構有傳力路徑復雜、對局部破壞敏感的特點，在非預期突發(fā)事件作用下倒塌事故時有發(fā)生。當結構局部范圍遭受到破壞時，如果結構不具有足夠的冗余度，很容易發(fā)生整個結構的崩潰。而空間網(wǎng)格結構因其巨大的社會影響力，這類建筑一旦發(fā)生坍塌，危害會非常巨大。國內外對于大跨空間網(wǎng)格結構抗倒塌的設計理論仍不夠成熟，突發(fā)事件下的結構破壞機理也尚未清楚。本文以單層球面

2、網(wǎng)殼為研究對象，探討空間網(wǎng)格結構在強震下的冗余特性，以期為該類結構體系的抗倒塌措施設計提供理論依據(jù)。
　　結構的響應敏感性是用來描述結構行為與設計參數(shù)之間關系的函數(shù)，本文基于響應敏感性對結構冗余特性進行研究，提出了基于結構應變能敏感性的冗余度評價方法。以結構應變能對單元材料彈性模量的敏感性作為冗余特性的評價指標，考慮局部損傷對結構整體的影響。與高冗余度構件相比，低冗余度構件一旦發(fā)生破壞，結構的剩余承載力將急劇下降，可能造成結構的局

3、部破壞，甚至是整體倒塌?；趹兡苊舾行缘娜哂喽仍u價方法能較全面地反映構件的重要程度，對結構的抗倒塌研究設計有參考意義。
　　動力下結構有復雜的力學行為，不能簡單地用擬靜力的方式進行模擬。本文給出了彈性和彈塑性條件下結構敏感性及構件冗余度的求解方法，以結構在整個地震過程中應變能對構件材料彈性模量敏感性的極值作為地震作用下單元冗余度的評價指標，反映了局部構件損傷對結構在地震作用下整體力學性能的影響。通過算例表明，彈性和彈塑性下的構件

4、冗余度分布有較大差異，且當結構進入塑性時，構件冗余度分布較為均勻。
　　隨著空間網(wǎng)格結構的跨度越來越大，地震動的空間效應越來越顯著，結構不同支座處的地震動輸入不一致，進而導致結構地震響應與一致輸入情況有較大差別。對多點輸入下空間網(wǎng)格結構的抗震性能進行研究有重要的現(xiàn)實意義。本文在Dibaj和Penzien求解多點輸入反應理論的基礎上推導了多點輸入下結構響應敏感性的求解方法，然后以響應敏感性為基礎衡量結構構件在多點輸入下的冗余度。通過

5、算例表明，結構在多點輸入下支座部分冗余度更大，而整體冗余度更為均勻。
　　以2個跨度23.4m、矢跨比1/2的K6型單層網(wǎng)殼多點輸入振動臺試驗模型為檢驗對象，對比完善結構和人為設置薄弱區(qū)結構模型的倒塌過程，表明結構的冗余特性能全面反映結構的整體性能，體現(xiàn)結構的薄弱環(huán)節(jié)和其關鍵部位所在。
　　本文的研究工作給出了尋找結構關鍵構件的方法，為空間網(wǎng)格結構的抗倒塌控制與抗倒塌設計研究提供了理論依據(jù)，對推進空間網(wǎng)格結構的發(fā)展具有工程意