基于损伤等效的直立锁边屋面板动态抗风揭试验方法

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作者 孙瑛 武涛 曹正罡 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期26-33,共8页

围护结构在台风等极端风下的抗风性能需要依靠动态试验测定,试验周期长导致成本高且模拟研究受限。基于直立锁边屋面板材料的损伤本构模型,通过疲劳分析研究荷载幅值对材料损伤影响,提出简化荷载序列组合。借助雨流计数法统计测点风压... 围护结构在台风等极端风下的抗风性能需要依靠动态试验测定,试验周期长导致成本高且模拟研究受限。基于直立锁边屋面板材料的损伤本构模型,通过疲劳分析研究荷载幅值对材料损伤影响,提出简化荷载序列组合。借助雨流计数法统计测点风压时程得到基于损伤等效的简化荷载循环,提出动态抗风揭试验方法。参照不同试验方法开展抗风揭试验,通过对比发现,试验方法对屋面板风揭破坏过程影响不明显。除永久塑性变形外,该文试验方法与现有试验方法下屋面板损坏现象基本一致,屋面板均为撕裂破坏。不同试验方法下屋面板承载力差异在10%~20%间。该文试验方法加载周期小于1h,现有试验方法加载周期则大于20h。在屋面板风揭破坏过程、承载力等抗风揭性能差异不大情况下,该文试验方法可大幅降低试验周期,为开展模拟研究奠定基础。 展开更多

关键词 直立锁边屋面板 雨流计数法 损伤等效 简化荷载循环 动态试验方法

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基于LiToSim平台的金属围护结构软件研发

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作者 刘敏 刘向 +1 位作者 冯志强 顾水涛 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2024年第4期379-390,共12页

直立咬合金属围护结构在风荷载作用下易发生风揭破坏,目前缺少能数值模拟金属围护结构的等效节点模型以及有限元分析软件.该文首先根据围护结构的非线性风致响应提出了直立咬合金属围护结构的弹塑性等效弹簧节点模型,并推导出了弹塑性... 直立咬合金属围护结构在风荷载作用下易发生风揭破坏,目前缺少能数值模拟金属围护结构的等效节点模型以及有限元分析软件.该文首先根据围护结构的非线性风致响应提出了直立咬合金属围护结构的弹塑性等效弹簧节点模型,并推导出了弹塑性等效弹簧单元的有限元算法;然后将算法嵌入平台LiToSim中,研发出了金属围护结构的定制化软件LiToSpr;最后建模分析了结构响应,并与抗风揭实验对比,验证了定制化软件LiToSpr的适用性.软件LiToSpr能够模拟直立咬合金属围护结构的非线性风致响应,为工程设计提供一定参考. 展开更多

关键词 定制化软件 弹塑性等效弹簧模型 LiToSim平台 围护结构

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直立锁缝屋面体系固定支座的有效静力风荷载 被引量：13

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作者 景晓昆 李元齐 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1630-1635,1760,共7页

针对强风作用下直立锁缝屋面体系多发生固定支座脱扣破坏现象,综合考虑固定支座受力的实际影响范围和屋面脉动风力的空间相关性,提出了固定支座有效受风承载面积的计算方法.基于刚性模型同步测压风洞试验测得的双坡屋面表面风荷载时程数... 针对强风作用下直立锁缝屋面体系多发生固定支座脱扣破坏现象,综合考虑固定支座受力的实际影响范围和屋面脉动风力的空间相关性,提出了固定支座有效受风承载面积的计算方法.基于刚性模型同步测压风洞试验测得的双坡屋面表面风荷载时程数据,建立了考虑风荷载传递路径的直立锁缝屋面体系有限元模型.基于理论分析和动力时程分析,通过相对传统风荷载从属面积的放大系数合理取值,将有效受风承载面积的概念引入到固定支座的有效静力风荷载估计中.计算结果表明,采用建议的修正方法得到的固定支座所受风荷载值可以包络实际风致动力响应的极值,且表达形式简洁,方便工程设计使用. 展开更多

关键词 直立锁缝屋面体系固定支座 有效受风承载面积 风荷载传递路径 动力时程分析 有效静力风荷载

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基于多重性能水准的直立锁缝屋面系统风灾易损性分析 被引量：7

4

作者 李正良 王成 王涛 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期164-174,共11页

直立锁缝屋面系统作为风敏感结构,在不同等级风荷载作用下,易遭受不同程度的损伤甚至破坏.为减少风灾损失,提出了基于多重性能水准的直立锁缝屋面系统风灾易损性分析方法.通过建立直立锁缝屋面系统力学模型分析其失效模式以及风致破坏过... 直立锁缝屋面系统作为风敏感结构,在不同等级风荷载作用下,易遭受不同程度的损伤甚至破坏.为减少风灾损失,提出了基于多重性能水准的直立锁缝屋面系统风灾易损性分析方法.通过建立直立锁缝屋面系统力学模型分析其失效模式以及风致破坏过程,提出以屋面板大肋边节点相对位移作为量化指标,划分并推导了三阶段性能水准及量化模型;结合概率可靠度的风灾易损性分析方法,并以某典型工程为例进行直立锁缝屋面系统风灾易损性分析.算例结果表明,本文方法获得的易损性曲线能很好地预测直立锁缝屋面系统损伤状态,其中轻度损伤、中度损伤、重度损伤以及风揭破坏状态对应的风速范围分别为0~14.9 m/s、20~26.8 m/s、30~46.9 m/s和大于46.9 m/s,可为直立锁缝屋面系统工程设计和实践提供参考. 展开更多

关键词 直立锁缝屋面系统 风灾易损性 量化指标 多重性能水准 概率可靠度

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带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析 被引量：4

5

作者 李正良 王成 王涛 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期75-83,共9页

为评估带抗风夹直立锁缝屋面系统安全水平,构建了一种高效的带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析方法。首先建立了带抗风夹直立锁缝屋面系统力学模型并获取相应失效准则;随后基于等价极值事件、扩展型共轭无迹变换法和最大熵原理... 为评估带抗风夹直立锁缝屋面系统安全水平,构建了一种高效的带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析方法。首先建立了带抗风夹直立锁缝屋面系统力学模型并获取相应失效准则;随后基于等价极值事件、扩展型共轭无迹变换法和最大熵原理建立了多失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析方法;最后,结合工程算例验证了本文方法的可行性。结果表明:相比于MCS法,本文方法计算的可靠指标最大相对误差为0.63%,而计算时间仅为MCS的0.04%,可准确高效地进行多失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统可靠度分析;带抗风夹直立锁缝屋面系统屋面板撕裂破坏概率最大,支座破坏次之,脱扣破坏概率为0,添加抗风夹后能有效防止直立锁缝屋面系统发生脱扣破坏;单一失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统结构失效概率比多失效模式偏小,为保证结构安全性,建议考虑多失效模式反映其可靠指标。 展开更多

关键词 直立锁缝屋面系统 抗风夹 抗风揭可靠度 扩展型共轭无迹变换法 多失效模式

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轻钢屋面系统精细化设计方法研究 被引量：2

6

作者 李元齐 周皓雪 +2 位作者 栾蔚 郑瑜 黄林 《太原理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第6期699-712,共14页

针对目前国内工程中广泛使用的直立锁缝咬合式屋面系统,在风洞试验的基础上研究提出了屋面和檩条之间连接支座的风致内力合理估计方法;开展典型屋面系统足尺试验及屋面系统对檩条约束作用的标准试验,研究风吸力作用下檩条的典型破坏模式... 针对目前国内工程中广泛使用的直立锁缝咬合式屋面系统,在风洞试验的基础上研究提出了屋面和檩条之间连接支座的风致内力合理估计方法;开展典型屋面系统足尺试验及屋面系统对檩条约束作用的标准试验,研究风吸力作用下檩条的典型破坏模式,分析檩条内力及各因素对檩条抗弯承载性能的影响,量化典型构造屋面系统对轻钢檩条的扭转及侧向约束作用;在此基础上,提出轻钢屋面系统结构精细化设计理论与方法。研究成果可为国内直立锁缝咬合式屋面系统的设计提供参考。 展开更多

关键词 轻钢屋面系统 直立锁缝屋面系统 风荷载 连接支架 轻钢檩条 精细化设计

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直立锁边金属屋面系统关键连接节点抗拉承载力试验 被引量：16

7

作者 于敬海 赵彧洋 +2 位作者 蒋智宇 李路川 闫翔宇 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2019年第1期112-119,共8页

针对直立锁边金属屋面系统的固定支座与檩条连接节点的抗拉承载力计算问题,以檩条翼缘板厚、檩条材质、自攻螺钉直径、自攻螺钉数量以及固定支座底板厚度为变量,进行了92个连接节点试件的受拉试验,研究连接节点在竖向拉荷载下的破坏现... 针对直立锁边金属屋面系统的固定支座与檩条连接节点的抗拉承载力计算问题,以檩条翼缘板厚、檩条材质、自攻螺钉直径、自攻螺钉数量以及固定支座底板厚度为变量,进行了92个连接节点试件的受拉试验,研究连接节点在竖向拉荷载下的破坏现象及破坏模式。对已有固定支座与檩条连接节点的抗拉承载力计算公式进行了修正,并将抗拉承载力试验值与国内外规范的计算值进行了对比。结果表明:自攻螺钉的抗拉承载力与檩条翼缘板厚、檩条材质的抗拉强度、自攻螺钉直径、螺钉数量基本呈正比关系,固定支座底板厚度大于4mm时,螺钉抗拉承载力与固定支座底板厚度相关性较小;节点存在自攻螺钉被拉出、固定支座底板被拉弯和自攻螺钉被拉出、固定支座底板被拉弯和自攻螺钉在螺帽处被拉断3种破坏模式;根据国内外规范公式得到的节点抗拉承载力计算值比试验值偏小,工程应用偏于安全。 展开更多

关键词 直立锁边金属屋面 抗拉承载力 节点试验 自攻螺钉 破坏模式

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下击暴流作用下直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度评估 被引量：2

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作者 李正良 王成 +1 位作者 王涛 方智远 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期90-99,共10页

为减少直立锁缝屋面系统在下击暴流作用下的风揭损毁事故,提出了下击暴流作用下的直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度评估方法.采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)方法来分析下击暴流作用下屋面风荷载特征,以不同的风向角为工况,得到... 为减少直立锁缝屋面系统在下击暴流作用下的风揭损毁事故,提出了下击暴流作用下的直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度评估方法.采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)方法来分析下击暴流作用下屋面风荷载特征,以不同的风向角为工况,得到屋面的极值风荷载大小及其分布位置.选取屋面最不利位置建立局部仿真模型并推导了相应的失效准则和极限状态函数.基于拉丁超立方抽样的Monte Carlo法(LHS-MCS)对下击暴流作用下的直立锁缝屋面系统进行可靠度评估.结合常态风可靠指标以及相关规范对分析结果进行了评价.研究结果表明:下击暴流相比常态风更易造成直立锁缝屋面系统风揭破坏,同时下击暴流作用下可靠指标仅满足规范要求的第三级安全水准,建议对重要建筑物进行直立锁缝屋面系统设计时考虑下击暴流的影响. 展开更多

关键词 直立锁缝屋面系统 下击暴流 风效应 可靠度分析 最不利位置

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直立锁缝屋面系统风致破坏全过程研究 被引量：7

9

作者 夏俞超 陈水福 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期136-141,共6页

直立锁缝屋面系统广泛应用于厂房、车站、体育场馆等大型建筑中,但由于自重轻、柔性大,在强风作用下很容易发生局部损伤及整体破坏,探讨这类屋面系统的风致破坏模式和失效机理,以便提出有效的抗风措施很有必要。本文进行了足尺试验并结... 直立锁缝屋面系统广泛应用于厂房、车站、体育场馆等大型建筑中,但由于自重轻、柔性大,在强风作用下很容易发生局部损伤及整体破坏,探讨这类屋面系统的风致破坏模式和失效机理,以便提出有效的抗风措施很有必要。本文进行了足尺试验并结合精细有限元方法,对直立锁缝屋面系统在风荷载作用下的变形发展,直到局部屈曲,再到最终破坏的全过程进行了试验和数值的对比研究,探讨了屋面板在风荷载逐渐增大过程中的位移状况及各阶段的破坏模式与抗风承载力。结果表明,屋面系统的破坏模式为支座与屋面板在锁缝处的脱扣破坏,该脱扣始于屋面板中部屈曲所引发的整体大变形,从而使得临近支座的拉力出现陡增,进而导致脱扣。本文的有限元方法不仅能够完整再现上述变形过程和破坏模式,还能较准确地预测其关键位移及抗风承载力的大小。 展开更多

关键词 直立锁缝 风荷载 足尺试验 有限元分析 失效模态 极限承载力

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直立锁边不锈钢屋面系统温度效应试验

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作者 吴小蕙 王彦峰 +2 位作者 李嘉杰 王明明 汪大洋 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第1期331-336,共6页

金属屋面系统常用于各种重要的地标建筑中,经常受到周期性的太阳辐射、温度变化和其他环境影响。针对直立锁边445J2铁素体不锈钢屋面系统开展温度效应研究。考虑不同约束条件和温度等因素,分析屋面系统的力学性能。试验结果表明,温度作... 金属屋面系统常用于各种重要的地标建筑中,经常受到周期性的太阳辐射、温度变化和其他环境影响。针对直立锁边445J2铁素体不锈钢屋面系统开展温度效应研究。考虑不同约束条件和温度等因素,分析屋面系统的力学性能。试验结果表明,温度作用下,直立锁边不锈钢屋面系统存在应力集中和热膨胀位移现象。屋面系统应力和位移随着温度增加而变大,温度每增加1℃,应力和位移最大增加1.9 MPa。屋面板的水平位移要明显大于竖向位移,且在一端固定约束条件下水平位移最大约9.19 mm。板面应力随约束条件增强增加幅度最大分别为41.7%、30.6%。 展开更多

关键词 直立锁边不锈钢屋面系统 温度效应 试验研究 应力 位移

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足尺度直立锁缝屋面风致变形数值仿真

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作者 夏俞超 陈水福 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2338-2345,共8页

直立锁缝屋面系统广泛应用于厂房、机场、车站等大型建筑中,但这类屋面自重轻且刚度较小,在风荷载下易引起大变形,强风导致的破坏案例时有发生。进行了足尺模型加载试验,并采用精细有限元数值仿真探讨此类屋面结构的弹塑性挠曲变形状况... 直立锁缝屋面系统广泛应用于厂房、机场、车站等大型建筑中,但这类屋面自重轻且刚度较小,在风荷载下易引起大变形,强风导致的破坏案例时有发生。进行了足尺模型加载试验,并采用精细有限元数值仿真探讨此类屋面结构的弹塑性挠曲变形状况,以及最大位移和最大应力的发生位置和变化规律。研究发现,屋面板上最大挠度出现在跨中位置,但此处应力较小,最大应力出现在锁缝处支座与相邻屋面板咬合处,并且锁缝处的屋面板会稍早于支座进入塑性。通过参数化分析,探讨风压、板厚对屋面板变形的影响,并针对不同参数提出了屋面板挠曲变形的简化预测公式,利用该公式可快速预测此类屋面系统的挠度分布及最大挠度。 展开更多

关键词 工程结构 直立锁缝 足尺试验 风致变形 有限元数值仿真 参数化分析

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