单层柱面网壳结构节点加速度反应谱研究

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作者 王多智 金友明 +1 位作者 李奉泽 张荣 《地震工程与工程振动》 北大核心 2025年第4期126-140,共15页

大量震害调查表明非结构构件所造成的损失不容忽视,同时随着反应谱方法的日渐成熟,其已成为非结构构件进行地震响应分析的重要方法。然而,目前反应谱的生成方法多针对于多高层结构,对于大跨空间结构的反应谱生成方法仍尚未明确。因此,... 大量震害调查表明非结构构件所造成的损失不容忽视,同时随着反应谱方法的日渐成熟,其已成为非结构构件进行地震响应分析的重要方法。然而,目前反应谱的生成方法多针对于多高层结构,对于大跨空间结构的反应谱生成方法仍尚未明确。因此,该文基于ABAQUS与Python建立了九类单层柱面网壳结构模型。通过数值分析,比选确定了柱壳的代表性节点,研究分析了其三向加速度反应谱的谱形特征,确立了节点反应谱的拟合形式,并提出了单层柱面网壳节点三向加速度反应谱的拟合公式。此外,该文通过拟合分析,进一步确定了各特征参数的计算公式,并基于代表性节点研究探讨了加速度峰值放大系数、谱加速度峰值放大系数与节点有效距离、结构矢跨比及屋面质量的关系。研究结果可用于单层柱面网壳结构非结构构件的地震响应近似计算,同时可为其他大跨空间结构反应谱生成提供了有价值的参考。 展开更多

关键词 单层柱面网壳结构 节点加速度反应谱 地震作用 数值模拟 拟合分析

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单层柱面网壳结构强震作用下抗震性能研究 被引量：9

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作者 邢佶慧 沈世钊 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 2004年第11期8-14,共7页

地震是严重危害人类生命财产的自然灾害 ,但目前工程界对于网壳结构强震下的抗震性能尚缺乏透彻了解。笔者通过对单层柱面网壳典型算例进行三维地震作用下的双重非线性时程分析 ;观察其多项特征响应指标随地震动逐渐增强的变化情况 ;研... 地震是严重危害人类生命财产的自然灾害 ,但目前工程界对于网壳结构强震下的抗震性能尚缺乏透彻了解。笔者通过对单层柱面网壳典型算例进行三维地震作用下的双重非线性时程分析 ;观察其多项特征响应指标随地震动逐渐增强的变化情况 ;研究其塑性发展过程和破坏特征 ;对单层柱壳强震作用下的破坏机理进行了探讨 ;并在此基础上对不同参数柱壳弹塑性地震响应规律和破坏特征进行了分析和总结。研究表明 ,地震作用下单层柱壳破坏前均经历了一定的塑性发展过程 ,其破坏的真正原因是结构塑性发展和位形变化的交互作用 ,矢宽比较大的柱壳倾向于动力失稳破坏。 展开更多

关键词 单层柱面网壳 抗震性能 塑性 网壳结构 破坏特征 非线性时程分析 地震作用 观察 研究 原因

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基于有限质点法的单层柱面网壳冲击作用下动态响应

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作者 丁北斗 秦天琦 +3 位作者 马占国 张鲲鹏 徐娜娜 施岑岑 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期1298-1307,共10页

为了探究单层柱面网壳结构受冲击作用下的动态响应,验证有限质点法模拟网壳结构冲击动态响应的准确性,建立了7个冲击工况的有限质点法模型,采用以对称罚函数为基础的双球碰撞模型为冲击模型,根据能量守恒定律确定冲击模型中碰撞刚度系数... 为了探究单层柱面网壳结构受冲击作用下的动态响应,验证有限质点法模拟网壳结构冲击动态响应的准确性,建立了7个冲击工况的有限质点法模型,采用以对称罚函数为基础的双球碰撞模型为冲击模型,根据能量守恒定律确定冲击模型中碰撞刚度系数,引入Cowper-Symonds本构模型,获取结构动力响应,并将模拟结果与试验结果对比。结果表明:1)有限质点法得到的冲击力时程变化曲线与试验结果相近;2)由于未考虑结构损伤因素,有限质点法所得节点位移略小于试验值,但所获得的结构失稳动量与试验一致;3)冲击产生的网壳应变能更易沿着网壳斜杆传递,同时冲击区杆件,刚度较大区域如支座附近的杆件为结构的主要受力构件。有限质点法可以较为准确的判断单层柱面网壳结构受冲击作用的动态响应,可为提高相关结构抗冲击性能提供理论依据。 展开更多

关键词 单层柱面网壳结构抗冲击性能 有限质点法 单层柱面网壳试验 动态响应 对比分析

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桩-土-结构相互作用下新型抗拔摩擦摆支座对单层柱面网壳结构地震响应的影响 被引量：10

4

作者 刘毅 薛素铎 +1 位作者 潘克君 李雄彦 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期967-976,共10页

基于设计提出的铜基面抗拔摩擦摆支座（FPB）试验研究和数值模拟,将铜基面抗拔摩擦摆支座以双线性模型简化,并结合桩-土-结构相互作用（PSSI）、黏弹性人工边界相关理论,采用整体有限元法建立桩-土-结构相互作用的隔震（PSSII）单层柱... 基于设计提出的铜基面抗拔摩擦摆支座（FPB）试验研究和数值模拟,将铜基面抗拔摩擦摆支座以双线性模型简化,并结合桩-土-结构相互作用（PSSI）、黏弹性人工边界相关理论,采用整体有限元法建立桩-土-结构相互作用的隔震（PSSII）单层柱面网壳结构模型,研究桩-土-结构相互作用下铜基面抗拔摩擦摆支座对网壳结构地震响应的影响及地震波输入的空间效应问题。研究结果表明：铜基面抗拔摩擦摆支座使桩-土-结构作用下的网壳结构的节点加速度峰值衰减50%~60%,网壳杆件的内力衰减50%~80%,地震波频谱特性对抗拔摩擦摆支座的隔震效应有着不可忽略的影响;PSSII体系网壳节点加速度最大值未必在地震波垂直入射时最大,入射角度45°~60°是一重要的考虑区间;当地震波入射角度为55°~80°时,在进行抗震计算时可按国家标准规定进行地震波输入,当不在此范围时,不宜按照规范规定进行地震波输入,应考虑地震波的空间效应。 展开更多

关键词 单层柱面网壳结构 桩-土-结构相互作用 竖向抗拔摩擦摆支座 地震响应 入射角度

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土-结构相互作用下单层柱面网壳振动台试验及数值分析 被引量：4

5

作者 刘毅 薛素铎 +1 位作者 王国鑫 李雄彦 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期223-232,共10页

基于设计长度×宽度×高度为7.7 m×3.2 m×1.2 m的模型箱,以长度×跨度为1.8 m×1.8 m的单层柱面网壳为研究对象,设计实现土-独立基础-单层柱面网壳结构振动台试验,研究不同地震波输入下土-独立基础-单层柱面... 基于设计长度×宽度×高度为7.7 m×3.2 m×1.2 m的模型箱,以长度×跨度为1.8 m×1.8 m的单层柱面网壳为研究对象,设计实现土-独立基础-单层柱面网壳结构振动台试验,研究不同地震波输入下土-独立基础-单层柱面网壳结构体系地震响应的规律,同时采用整体有限元法建立振动台试验的有限元模型,与试验结果进行对比分析。研究结果表明:考虑土-结构相互作用时,土-独立基础-单层柱面网壳结构体系的试验结果与模拟结果变化规律基本一致,土-结构相互作用下基础底部的加速度峰值响应较自由场加速度峰值响应增大;土体与基础之间滑移和提离现象及模型箱的刚度是影响试验结果与模拟结果差距的主要因素,尤其是随着振动次数增多,土体与基础之间的非线性接触更加显著;地震波频谱特性是影响土-独立基础-单层柱面网壳结构体系地震响应的重要因素,在试验设计时应当尽量避开结构体系与地震波主频一致而发生共振现象,否则造成试验结果失真。 展开更多

关键词 单层柱面网壳结构 土-结构相互作用 振动台试验 数值模拟 地震响应

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单层脊线式叉筒网壳结构性能研究 被引量：2

6

作者 陈联盟 赵阳 董石麟 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期971-977,共7页

对一组圆柱面网壳交叉组合形成的新型网壳结构———叉筒网壳中的单层脊线式叉筒网壳的结构性能进行了系统研究.运用有限元方法分析了该结构在对称与非对称荷载作用下的静力性能,并着重讨论了矢跨比、荷载工况、边界条件和几何初始缺陷... 对一组圆柱面网壳交叉组合形成的新型网壳结构———叉筒网壳中的单层脊线式叉筒网壳的结构性能进行了系统研究.运用有限元方法分析了该结构在对称与非对称荷载作用下的静力性能,并着重讨论了矢跨比、荷载工况、边界条件和几何初始缺陷对结构非线性稳定性能的影响.研究了不同矢跨比和不同屋面荷载作用下的结构自振特性,并比较了不同矢跨比结构在地震作用下的水平地震内力和竖向地震内力.研究结果表明,单层脊线式叉筒网壳受力性能良好,非对称荷载对结构性能的影响不大;矢跨比对结构的稳定极限荷载和动力性能影响较大;随几何初始缺陷的增大,结构稳定极限荷载平缓降低. 展开更多

关键词 单层网壳 叉筒网壳 结构性能 初始缺陷 动力特性 抗震性能

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单层柱面网壳结构抗风敏感度研究 被引量：1

7

作者 武岳 常虹 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期284-290,共7页

以风敏感度概念为基础,对结构风敏感度计算理论中的若干关键问题进行探讨,并对相关计算方法进行改进,推导了背景效应系数、耦合效应系数以及系统应变能等公式。以单层柱面网壳结构为研究对象,系统研究了跨度、杆件截面、矢跨比、约束形... 以风敏感度概念为基础,对结构风敏感度计算理论中的若干关键问题进行探讨,并对相关计算方法进行改进,推导了背景效应系数、耦合效应系数以及系统应变能等公式。以单层柱面网壳结构为研究对象,系统研究了跨度、杆件截面、矢跨比、约束形式等参数对结构风敏感度的影响,建立了单层柱面网壳结构风敏感度分级体系。研究发现:单层柱面网壳结构风敏感度主要受结构刚度和振动模式的影响,实际设计中可通过结构自振基频、矢跨比和约束形式三个参数来判断;以结构自振基频等于1.5 Hz作为分界线,小于该值时结构共振响应较大,需进行结构动力分析,大于该值时结构以背景响应为主,据此提出了以背景响应为基础的简化风致振动计算方法。 展开更多

关键词 风致振动 风敏感度 系统应变能 单层柱面网壳结构

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基于动力测试的单层柱面网壳损伤定位与试验研究 被引量：6

8

作者 刘才玮 张毅刚 吴金志 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期9-17,共9页

针对空间网格结构中杆件数量众多,但杆件按照一定的规律相互组合的特点,提出以面向子结构的损伤初步定位为基础的损伤识别三步法。设计一个157个节点、414根杆件的单层柱面网壳试验模型,对其在完好状态及不同杆件去掉时的5种损伤工况下... 针对空间网格结构中杆件数量众多,但杆件按照一定的规律相互组合的特点,提出以面向子结构的损伤初步定位为基础的损伤识别三步法。设计一个157个节点、414根杆件的单层柱面网壳试验模型,对其在完好状态及不同杆件去掉时的5种损伤工况下的振动特性进行实测。然后对试验模型结构进行精细化建模,在其基础上利用部分测点的实测前3阶模态信息构造神经网络输入参数,采用提出的方法对模型的各种损伤工况进行识别。结果表明,基于实测低阶的不完备模态,采用三步法可以精简神经网络的结构,并取得良好的识别效果,验证了所提方法的可行性。 展开更多

关键词 单层柱面网壳 面向子结构 损伤定位 人工神经网络 试验

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单层柱面网壳的粘滞阻尼器减振分析 被引量：15

9

作者 范峰 沈世钊 《世界地震工程》 CSCD 2003年第2期27-32,共6页

采用粘滞阻尼器减振系统对单层柱面网壳的减振效果进行了较为系统的分析,分别考虑了阻尼系数C0、结构自身阻尼比ζ、屋面质量和结构自身刚度对结构减振系数δ的影响,同时考察了设置阻尼器的数目以及阻尼器的位置的影响。通过较大规模参... 采用粘滞阻尼器减振系统对单层柱面网壳的减振效果进行了较为系统的分析,分别考虑了阻尼系数C0、结构自身阻尼比ζ、屋面质量和结构自身刚度对结构减振系数δ的影响,同时考察了设置阻尼器的数目以及阻尼器的位置的影响。通过较大规模参数化分析,基本了解了粘滞阻尼器减振系统在单层柱面网壳中的减振规律。 展开更多

关键词 单层柱面网壳 粘滞阻尼器 减振分析 阻尼系数 屋面质量 结构自身阻尼比

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风荷载下单层柱面网壳的动力稳定 被引量：10

10

作者 黄友钦 顾明 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期39-43,59,共6页

以一单层柱面网壳为例,利用Budiansky-Roth准则研究空间结构在风荷载下的动力稳定性。介绍了Budiansky-Roth准则,通过风洞试验获得单层柱面网壳上的风荷载并研究其动力稳定性,讨论了初始几何缺陷、风向角和风压系数的影响,并将动力失稳... 以一单层柱面网壳为例,利用Budiansky-Roth准则研究空间结构在风荷载下的动力稳定性。介绍了Budiansky-Roth准则,通过风洞试验获得单层柱面网壳上的风荷载并研究其动力稳定性,讨论了初始几何缺陷、风向角和风压系数的影响,并将动力失稳分析结果与我国规范和阵风响应因子法(GRF法)计算动力响应导致结构破坏的方法作了比较。研究结果表明,空间结构进行风荷载下的稳定性设计时有必要研究其在风荷载下的动力稳定性。 展开更多

关键词 空间结构 动力稳定性 单层柱面网壳 风洞试验 B-R准则

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单层球面木网壳结构研究现状 被引量：3

11

作者 李牧原 李军 王燕 《林产工业》 北大核心 2020年第1期37-41,共5页

单层球面木网壳结构是具代表性且应用较多的一种大跨空间木结构形式。从单层木网壳整体结构、节点形式及其力学性能等方面,阐述了国内外单层球面木网壳结构的相关研究与应用成果,提出了单层球面木网壳结构研究中需关注的几个问题,如抗... 单层球面木网壳结构是具代表性且应用较多的一种大跨空间木结构形式。从单层木网壳整体结构、节点形式及其力学性能等方面,阐述了国内外单层球面木网壳结构的相关研究与应用成果,提出了单层球面木网壳结构研究中需关注的几个问题,如抗震性能、施工误差影响、新型节点形式的研究等,对我国今后的大跨度木结构研究与应用具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 木结构 单层球面木网壳 节点 蠕变 力学性能

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铝合金网壳结构盘式节点整体刚度与变形性能的有限元分析 被引量：1

12

作者 王元清 张俊光 +1 位作者 刘明 柳晓晨 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期385-393,共9页

目的以南京市牛首山佛顶宫铝合金穹顶工程为背景,取其典型节点研究分析,考察铝合金盘式节点的受力性能、破坏模式、极限承载力.方法通过对铝合金盘式节点足尺模型进行静力加载试验,分析了盘式节点整体刚度与变形的性能;采用ABAQUS有限... 目的以南京市牛首山佛顶宫铝合金穹顶工程为背景,取其典型节点研究分析,考察铝合金盘式节点的受力性能、破坏模式、极限承载力.方法通过对铝合金盘式节点足尺模型进行静力加载试验,分析了盘式节点整体刚度与变形的性能;采用ABAQUS有限元软件对盘式节点整体刚度与变形性能进行模拟,并与刚性节点性能进行对比.结果铝合金盘式节点试件PS1在节点盘中心承受集中力,当达到极限荷载破坏后,试验与有限元的破坏现象均表现为上节点盘与工型杆件3连接处的节点盘断裂;上节点盘的应力较大,出现明显的马鞍式变形.结论试件PS1的有限元与试验的荷载位移曲线有比较好的吻合;试件PS1的箱型杆件和工型杆件与刚性节点对应杆件相比具有较高的刚度. 展开更多

关键词 单层网壳结构 铝合金盘式节点 破坏模式 刚度与变形性能 半刚性 静力分析

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地震动斜入射对桩-土-网壳结构地震响应影响 被引量：4

13

作者 刘毅 李雄彦 薛素铎 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期139-147,共9页

基于粘弹性边界基本理论,结合大型有限元软件ABAQUS和FORTRAN程序,采用时域波动方法实现粘弹性人工边界的地震动斜入射,并建立桩-土-单层柱面网壳结构的三维整体计算模型,研究在考虑桩-土-结构动力相互作用（PSSI）下地震动输入方向对... 基于粘弹性边界基本理论,结合大型有限元软件ABAQUS和FORTRAN程序,采用时域波动方法实现粘弹性人工边界的地震动斜入射,并建立桩-土-单层柱面网壳结构的三维整体计算模型,研究在考虑桩-土-结构动力相互作用（PSSI）下地震动输入方向对单层柱面网壳结构地震响应的影响。研究表明：当入射角度在40°~60°时,桩体的地震响应大于土体的地震响应,同时边桩的地震响应大于内桩地震响应;桩-土-单层柱面网壳结构体系的地震响应未必在地震动垂直入射时最大,整体结构体系的水平地震响应在入射角为45°~60°时出现最大值;在进行地震分析时宜考虑地震动入射角度对桩-土-单层柱面网壳结构体系地震响应的影响。 展开更多

关键词 单层柱面网壳结构 时域波动法 粘弹性边界 地震动斜入射 地震响应

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