單層網殼結構的風振系數及風致彈塑性動力失效破壞研究

1、分類號：T U 3 1 1 ．3密級： 公玨單位代碼： 1 Q Q 墨魚學 號：上鯉—9 1 —8 7單層網殼結構的風振系數及風致彈塑性動力失效破壞研究S t u d y o nW i n d V i b r a t i o n C o e f f i c i e n ta n d W i n d ．．i n d u c e d E l a s t i c - - p l a s t i cD y n a m i c F a i l u

2、 r e o fS i n g l e - —l a y e r R e t i c u l a t e dS h e l lS t r u c t u r e s學位申請人：王軍林指導教師：孫建恒教授任小強副教授學科專業(yè)：結構工程學位類別：工學碩士授予單位：河北農業(yè)大學答辯日期：二O 一二年五月二十四日摘要隨著空間網格結構的形式復雜化，跨徑更大化，質量輕型化，厚度趨薄化，結構整體剛度趨柔變弱，風荷載往往成為結構設計中的控制荷載，結構的

3、風致振動問題日漸突出，尤其是在風荷載作用下的動力失效破壞問題日益受到重視。由于空間網格結構在風荷載和結構特性方面的復雜性，至今國內外對風荷載下結構的動力失效研究仍十分有限。本文利用有限元理論，對單層柱面網殼結構的風振系數進行了分析，并對影響網殼風振系數的因素進行了較為系統(tǒng)的分析比較。在考慮幾何非線性、材料非線性以及初始幾何缺陷情況下，對單層柱面及球面網殼在風荷載作用下彈塑性動力失效過程進行了分析。數值分析過程中利用B —R 準則確定結構

4、的動力失效臨界風速。本文所做的工作主要有以下幾個方面：( 1 ) 利用線彈性有限元法對三向網格單層柱面網殼進行了三維風振響應時程分析，討論了位移和內力風振系數的計算公式，計算了位移和內力風振系數。統(tǒng)計了不同矢跨比、長寬比、平均風速等參數組合工況下的計算結果，指出了位移和內力風振系數隨上述參數的變化規(guī)律，回歸了單層柱面網殼結構在具體條件下具有較高精度的整體位移和內力風振系數的計算公式。綜合上述分析，兼顧安全和經濟兩方面，建議實際工程應用中

5、結構整體位移和內力風振系數可分別取為3 ．7 ，3 ．6 。( 2 1 針對單層柱面網殼結構進行了三維風荷載作用下的彈塑性動力響應分析，全面地考察了節(jié)點位移時程曲線、屈曲模態(tài)、極限承載力等特征響應，指出了矢跨比、長寬比等參數對網殼構抗風穩(wěn)定性能的影響，分析結果說明：網殼結構的受風性能隨著矢跨比的增大而降低；隨著長寬比的增大同樣表現出逐漸降低的趨勢，說明減小長寬比及降低矢跨比是改善單層柱面網殼抗風穩(wěn)定性的有效措施。對比了風荷載下靜、動力分

6、析時的極限承載力，表明單層柱面網殼的風致動力極限承載力遠小于其靜風情況下的極限值。f 3 ) 針對單層球面網殼結構進行了三維風荷載作用下的彈塑性動力響應分析，全面地考察了極限承載力、屈曲模態(tài)、塑性發(fā)展分布等特征響應，指出了矢跨比、初始幾何缺陷、初始靜力以及支承形式等因素對網殼結構穩(wěn)定性能的影響，計算結果顯示：風荷載的空I N } H 關性、支座形式、初始靜荷載等對結構在動力破壞時的臨界風速的影響不大；結構在動力情況下的臨界風速隨矢跨比的