K6型单层球面网壳损伤敏感区域分析

• 作 者: 朱冬梅
• 机 构: 兰州理工大学
• 出 处: 兰州理工大学
• 发表日期: 2013年01期
• 关键词: ABAQUA 网壳 损伤 敏感区域 极限承载力 初始缺陷

随着社会经济的发展,大跨度空间结构已经逐渐成为衡量一个国家建筑业技术水平的重要标准。它广泛应用于各种大型体育场馆、剧院、会展中心、机场候机楼等重要的标志性建筑,是新技术、新材料、新工艺作为建筑综合技术的现代文明的主要体现。此外,由于这些建筑通常也是人员聚集、大型活动的场地,其安全性尤为重要。然而环境的侵蚀、材料的老化、地基的不均匀沉降和复杂荷载、疲劳效应等因素之间的耦合作用,随着时间的发展,将不可避免地导致结构系统的损伤积累和抗力衰减,极端情况下甚至引发灾难性的突发事件。各种形式的结构损伤都将引起杆件承载能力的降低,使结构局部构件的能力和状态产生明显的改变,其整体承载能力和使用寿命也将降低。本文的主要研究内容如下：1、利用ABAQUS有限元软件对一组不同跨度的K6型单层球面网壳进行静力非线性求解(Riks),以删除杆件考虑网壳损伤,考虑网壳双重非线性进行有限元模拟运算,并对有限元分析结果进行了统计分析。依据各类型、各区域杆件损伤前后,结构的荷载-位移曲线,总结了K6型单层球面网壳的不同类型、不同区域杆件损伤对其弹-塑性稳定极限承载力的影响规律,得出其损伤敏感区域,并对计算分析结果进行了验证。2、采用同样的方法对另外一组不同矢跨比的K6型单层球面网壳进行分析总结,同时也是对前面工作的验证。3、此外,在分析的过程中还发现,在一些区域,杆件截面减小承载力反而会增大,根据这一规律,可以在今后的设计中对结构进行优化。既使结构更加合理可靠,又可以节约材料。针对这条规律,利用MSTCAD软件进行用钢量对比,同时也是对该规律的验证。根据分析研究结果,可以做以下方面的工作：1、在网壳结构实施健康监测时,对结构敏感区域的损伤杆件进行重点监测;2、在结构损伤加固中,对结构敏感区域的损伤杆件进行重点加固;3、将结构敏感的损伤杆件进行分类总结,在以后的设计过程中就对这些杆件适当的加强,减少施工、使用过程中的损伤：4、根据分析结果,可以对结构进行合理的优化。既可以节约材料,减少成本,还可以使结构承载力提高,使结构设计更加合理。由此,我们可以看到,该课题研究不仅有一定的学术意义,而且还有很重要的工程意义。