抛物线型单层柱面网壳的抗震性能研究

• 作 者: 张丰盛
• 出 处: 湖南大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 单层柱面网壳 抗震性能 地震作用 时程分析 神经网络 失效模式 分类

单层圆柱面网壳是工程中常用的网壳结构,其优美的曲线形式和施工容易是被广泛应用的主要原因。而研究表明抛物线型单层柱面网壳在静力作用下的极限承载力大于单层圆柱面网壳,但其在动力作用下特别是在地震作用下的性能还没有深入地研究,所以本文以抛物线型单层柱面网壳为研究对象,研究分析其抗震性能。通过对抛物线型单层柱面网壳的自振特性研究,获得结构的自振周期和振型,并分析其特点。通过对结构的非线性时程分析,考察结构在水平、竖向和三向地震波作用下的地震响应。在E1-Centro波、Taft波和人工波三种不同地震波作用下,对比研究了结构在不同矢跨比时的杆件轴力最大值和X、Y、Z三个方向的最大节点位移,研究发现在E1-Centro波作用下结构响应最大。通过参数分析,考察了长跨比、屋面荷载、初始缺陷的变化对结构地震响应的影响。在多遇地震和罕遇地震作用下,通过与传统的单层圆柱面网壳进行对比,研究发现抛物线型单层柱面网壳结构在减小杆件轴力值和节点位移、提高材料利用效率等方面表现出优势。除此之外,抛物线型单层柱面网壳结构在减少单位面积用钢量上也优于圆柱面网壳。在Taft和E1-Centro三向地震波作用下,运用动力全过程分析方法,全面考察了网壳结构的荷载-最大节点位移全过程曲线、塑性发展情况、破坏时的变形情况等,并归纳总结了最大节点位移、截面12.5%以上进入塑性杆件比例、截面10 0%进入塑性杆件比例、平均塑性积分点值四个特征指标。在Matlab软件环境-下运用有导师神经网络和无导师神经网络对81个算例进行分类判别。通过结果可以看出两种神经网络都有准确的分类判别和预测结果,自组织竞争神经网络有直观的结果输出,BP神经网络则可以很好地看出数据中稍微偏离常规情况的数据。