大跨空间结构地震整体损伤与倒塌安全储备

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1、ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士室位任文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ大跨空间结构地震整体损伤与倒塌安全储备学科专业作者姓名坐輕指导教师６答辩日期——上？—且硕士学位论文大跨空间结构地震整体损伤与倒塌安全储备ＧｌｏｂａｌＳｅｉｓｍｉｃＤａｍａｇｅＥｖｏｌｕｔｉｏｎａｎｄＣｏｌｌａｐｓｅＭａｒｇｉｎｏｆＬａｒｅ－ｓａｎａｃｅｒｕｃｇｐＳｐＳｔｔｕｒｅｓ作者姓名：朱振宇

2、学科、专业：结构工程学号：２１２０６１１６指导教师：何政完成曰期．０６．０９：２０１５大ｓｔ理工大營ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中巳经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体巳经发表的研究成果，也不包含其他巳申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已

3、在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：大跨空间结构地震整体损伤与倒塌安全储各、〖作者签名；ｆｅ曰期二年／：月日评ｆ＃大连理工大学硕士学位论文摘要近年来地震灾害的频繁发生造成大量基础设施和民用建筑倒塌，使得人们更加关注结构体系的抗震性能问题。大跨空间结构由于其跨越大跨度空间的优异能力和良好的建筑功能特性，在交通、文化、体育等行业建筑中得到了广泛的工程应用，且在地震发生时往往作为紧急避难场所。有必要对该结构类

4、型的地震损伤演化和抗地震倒塌能力进行深入研究，以及既有大跨结构的加，这对大跨空间结构抗震设计方法的不断完善和发展固等都将起到一定指导作用。大跨空间结构又是对外形变化敏感的结构，初始缺陷将会对其抗震性能产生很大影响，甚至影响其强震下的失效模式，如何结合建议损伤模型去。判别大跨空间结构失效模式并评估初始缺陷的影响是很重要的问题针对上述问题，本文做了如下工作：一一（１）针对大跨空间网壳结构，本文提出了种具有定物理含义的宏观整体地震损伤模型。定义模态损伤为结构在地震前后状态下产生相同

5、增量振型位移所能储存能量大小的损失比重，以基于模态损伤独立性假定的Ｈ组合方式组合多阶模态损伤得到了整体多模态损伤模型。最小组合项数以最大节点位移作为关键反应量来确定，并运用线性模态置信准则（ＬＭＡＣ）考虑网壳结构中普遍存在的模态跃迁现象。算例分析表明，通过建议地震整体损伤模型得到的整体损伤发展规律和最大节点位移曲线保持较好地一致性，且当足够多的模态损伤考虑进来时，整体损伤指数曲线呈现典型五阶段Ｓ型发展规律一。某种程度上，建议损伤模型可以认为是ＦＳ模型的种延伸拓展。２（）通过多

6、模态整体损伤模型对网壳结构初始缺陷损伤进行了定量评估，发现初始缺陷损伤具有显著多模态特性。结合定性的量纲分析方法，推导了初始缺陷损伤指数与缺陷幅值之间的二次函数关系。分别以振动模态、重力荷载下的变形等作为缺陷形状对某凯威特网壳和施威德勒网壳施加初始缺陷，验证了这种二次关系，且发现施威德勒网壳比凯威特网壳对缺陷更为敏感。缺陷对结构抗震能力的影响并非总是不利的，在缺陷幅值比较小的情况下有可能增强结构抗震能力。之后，以建议损伤模型去判定网壳结０－构倒塌破坏模式．９８Ａ５段，如果整体损伤

7、指数达到之后结构才倒塌，即经历了Ａ４，则此种倒塌破坏属于强度破坏．９８，；如果整体损伤指数小于０稍微增加地震动强度，整。体损伤指数就达到１．０或计算不收敛，结构发生倒塌，则此种倒塌属于失稳破坏初始一定程度时会改变网壳结构失效模式缺陷达到，对其抗震能力产生很大影响，建议在设计和施工过程中要合理地控制初始缺陷大小。一（３）通过上述整体损伤模型判别大跨空间网壳结构临界倒塌点，进步提出了考－－Ｉ大跨空间结构地震整体损伤到塌安全储谷虑一致倒塌概率的大跨空间网壳结构倒塌安全储

8、备计算方法。以标准」Ｈ态分布作为倒塌概率密度函数，采用指数型分布函数描述地震危险性，在假定人跨空问网壳结构特大震倒塌率限值为１０％的情况下，将两者积分最终得到／沾用于大跨空间网壳结构的５０年…０８一致倒塌概率限值，１内．６％低于针对普通房屋建筑结构５０年内致倒塌概率％的限一值。在定义大跨空间网壳结构特大地震强度水平的基础上，引入致倒塌概率对其进行了修止，。根据修正特大震强度最终提出了针对大跨空间网壳结构的倒塌安全储备系数