单层球壳多点输入振动台倒塌试验研究

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1、－１Ｎｏ：ＳＥＵ１０８８４东南大学硕：ｔ学位论文单层球壳多点输入振动台倒塌试验研究研究生：陆华臣导师；叶继红教授本课题为国家杰出青年科学基金资助项目（批准号：５１１２５０３１）中国南京东南大学－零一五年Ｓ月ＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒＭａｓｔｅｒＤｅｒｅｅｇ－Ｎｏ：ＳＥＵ１１０８８４ＳＨＡＫＩＮＧＴＡＢＬＥＥＸＰＥＲＩＭＥＮＴＡＬＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＣＯＬＬＡＰＳＥＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＯＦＤＯＭＥＳＵＮＤＥＲ－ＳＵＰＰＯＲＴＭＵＬＴＩＥＸＣＩＴＡＴＩＯＮＳｅｄＡＤｉｓｓｅｒｔａ

2、ｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｒｏｆｉｎｅｅｒｉｎｇ化ＥｎｇｇＢＹＬｕＨｕａｃｈｅｎＳｕｅｒｖｉｓｅｄｂｐｙＰｒｏｆ．ＹＥＪｉｈｏｎｇＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＮａｎｉｎｇＰ．民．Ｃｈｉｎａｊ，Ｍａｒｃｈ，２０１５东南大学学位论文独创性齊明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指宇下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，餘了文中特别加Ｗ标注和

3、敏谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示Ｔ谢意。科９良曰研究生整名：期：东南大学学位论文使用授权汚明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可凶采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论）文彼查阅和借阅，可Ｗ公布（包括Ｗ电子信息形式刊登论文的全部或部分内容。论

4、文的公布（包括（＾＾电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。ｗｓ．Ｗ研究生签名：导师签期：＾单层球壳多点输入振动台倒塌试验研究学校名称：东南大学：陆华臣导师姓《研究生姓名：叶缠紅教授搪要一个重要分支作为大跨度空间结构的，网売结构是目前大跨度空间结构中应用最广泛的结构类型。鉴于我国地处地震灾害严重的区域，学者们对Ｗ网壳结构为代表的大跨度空间结构在地震作用下的倒塌失效机理进行了系统的研究工作。与理论相比，化试验角度去验证和探索网壳结构强震失效机理的工作相对较少。因此，本课题通过对多点输入下单层球壳振动台倒塌试验的研究，从试验

5、角度观察了地震作用下单居球壳的动力响应，并运用有限元软件模拟了结构在强震作用下的倒塌破坏过程。本文的主要内容和结论如下：（１）２。根据相似比理论及原型的巧扑关系严格设计个单层巧壳縮尺模型，不做任何简化两个一２３．４ｍ．模型的跨度为，矢高为１１７ｍ。模型１正常设计，除了底部圈加强之外，其余部分刚度均勾；模型２在模型１设计的基础上人为设置了两个薄弱区，期待其在相同的地震激励下发生与模型１不。通过逐级提高输入地震波的加速度峰值，完同的动力响应，观测每个工况下模型的反应特征成单层巧壳振动台倒塌试验。。从试验结果来看，由于特殊的边界条件，两个模型都

6、发生突然的倒塌破坏。而模型２由于人为设置了薄弱区倒塌前，模型１塑性区域不断发展，杆件截面塑性开展充分，该区域的杆件最先失效。，倒塌时该区域破坏严重因此，在实际中进行结构设计时，应遥免出现刚度不均匀。２（）根据设定的目标自功率谱密度函数和互功率谱密度函数模拟生成四条相干地震波，并对生成的地震波进行频谱分析。，验证其合理性，Ｗ用于后期的数值模拟分析Ｗ及振动台试验的加载输入在ＡＮＳＹＳ中采用大质量法实现模型多点输入时程分析获得结构的动力响应。模拟时考虑了几何，４８￣非线性和材料非线性。模拟时发现，大质量取为结构总质量的１〇１〇倍时，可保证结构多点输入地

7、震分析的准确性。（３）在倒塌工况下，利用生死单元技术模拟结构在加载过程中因杆件失效退出工作而造成的结构形式和边界条件的变化展现了结构从弹性进入塑性Ｗ及塑性开展直至结巧倒塌的全过程。最终，将倒塌模式与试验结果进行对比分析，验证了试验方案和数值计算模型的合理性。关键词：单层球壳：多点输入时程分析；振动台试验；生死单元；大质量法ＩＡｂｓｔｒａｃｔＳｈａｋｉｎｇＴａｂｌｅＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈＯｎＣｏｌｌａｐｓｅＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＯｆＤｏｍｅｓ－ＵｎｄｅｒＭｕ