一种单层球面网壳结构动力稳定分析方法技术

本发明专利技术公开了一种单层球面网壳结构动力稳定分析方法，所述方法包括：计算量化单层球面网壳结构下部支承柱水平刚度系数；如果所述下部支承柱水平刚度系数小于或等于设定阈值，则考虑下部支承对单层球面网壳结构进行整体动力稳定分析；否则，单独对单层球面网壳结构进行增量动力时程分析。利用本发明专利技术，可以提高对单层球面网壳结构的动力稳定性评估的准确性，并提升网壳结构抗震设计的效率。并提升网壳结构抗震设计的效率。并提升网壳结构抗震设计的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种单层球面网壳结构动力稳定分析方法


[0001]本专利技术涉及土木工程
，具体涉及一种单层球面网壳结构动力稳定分析方法。

技术介绍

[0002]单层球面网壳结构兼具薄膜结构和网格结构的受力特点，由于其具有受力性能好、跨越能力强、施工装配快、建筑造型美、经技指标优等一系列优点，因此在各大公共建筑中广泛应用。单层球面网壳结构为典型的三维空间构型，体量巨大，杆件数量庞大，其动力稳定性为工程设计中的关键问题。尤其是考虑到单层球面网壳结构广泛应用于公共建筑中，强震作用下一旦发生倒塌事故，势必引起巨大的生命财产损失，产生重大的社会影响。
[0003]目前，在网壳结构设计中，针对网壳结构的动力稳定分析大都未考虑下部支承对网壳结构动力稳定的影响。而且，在大多数情况下，单层球面网壳结构有不同形式的下部支承结构，这给网壳结构动力稳定分析带来更大的计算量和困难度，因此对单层球面网壳结构的动力稳定性进行准确评估，对单层球面网壳结构的抗震设计具有重要指导作用。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种单层球面网壳结构动力稳定分析方法，以提高对单层球面网壳结构的动力稳定性评估的准确性，并提升网壳结构抗震设计的效率。
[0005]为此，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种单层球面网壳结构动力稳定分析方法，所述方法包括：
[0007]计算量化单层球面网壳结构下部支承柱水平刚度系数；
[0008]如果所述下部支承柱水平刚度系数小于或等于设定阈值，则考虑下部支承对单层球面网壳结构进行增量动力时程分析；
[0009]否则，单独对单层球面网壳结构进行增量动力时程分析。
[0010]可选地，所述计算量化单层球面网壳结构下部支承柱水平刚度系数包括：
[0011]按照以下公式计算量化下部支承结构水平刚度系数S：
[0012][0013]其中，S
S
为单层球面网壳结构下部支承柱水平刚度系数；A为所述下部支承柱的横截面积；D为单层球面网壳结构上部球面网壳结构的跨度；H1为所述上部球面网壳结构的矢高；H2为所述下部支承钢柱的竖向高度；n为所述下部支承柱的个数；α为调整系数。
[0014]可选地，所述考虑下部支承对单层球面网壳结构进行整体动力稳定分析包括：
[0015]根据所述单层球面网壳结构及其下部支承柱建立有限元弹塑性动力时程分析模型；
[0016]利用所述有限元弹塑性动力时程分析模型对单层球面网壳结构进行动力稳定分析。
[0017]可选地，所述单独对单层球面网壳结构进行增量动力时程分析包括：
[0018]根据所述单层球面网壳结构建立有限元弹塑性动力时程分析模型；
[0019]利用所述有限元弹塑性动力时程分析模型对单层球面网壳结构进行动力稳定分析。
[0020]可选地，所述利用所述有限元弹塑性动力时程分析模型对单层球面网壳结构进行动力稳定分析包括：
[0021]向所述有限元弹塑性动力时程分析模型输入初始地震波时程，进行一次完整周期的弹塑性动力时程分析，确定本次分析中网壳的特征位移；
[0022]调整所述初始地震波时程中的地震加速度峰值，然后根据调整后的地震波时程进行一次完整周期的弹塑性动力时程分析，确定本次分析中网壳的特征位移；
[0023]根据各次分析中网壳的特征位移，生成网壳的特征位移与地震加速度峰值的关系曲线；
[0024]根据所述关系曲线确定所述单层球面网壳结构的动力失稳性能。
[0025]可选地，按以下公式计算调整加速度峰值：
[0026][0027]基中，a
′
(t)、A
′
max
为调整后的地震加速度曲线及峰值；a(t)、A
max
为初始的地震加速度曲线及峰值。
[0028]可选地，所述确定本次分析中网壳的特征位移包括：
[0029]计算网壳中各节点在本次分析过程中的位移量，并选择其中的位移量最大值作为本次分析中网壳的特征位移。
[0030]可选地，所述根据各次分析中网壳的特征位移，生成网壳的特征位移与地震加速度峰值的关系曲线包括：
[0031]以网壳的特征位移为横坐标，以地震加速度峰值为纵坐标，建立坐标系；
[0032]在所述坐标系中标记各次分析中地震加速度峰值及对应的网壳的特征位移，得到多个标记点；
[0033]依次连接各标记点，得到网壳的特征位移与地震加速度峰值的关系曲线。
[0034]可选地，所述根据所述关系曲线确定所述单层球面网壳结构的动力失稳性能包括：
[0035]根据所述关系曲线确定网壳的特征位移与地震加速度峰值的变化关系；
[0036]根据所述变化关系确定网壳结构的临界动力稳定荷载。
[0037]可选地，所述根据所述变化关系确定网壳结构的临界动力稳定荷载包括：
[0038]确定所述变化关系由线性变为非线性时对应的地震加速度峰值，并将该地震加速度峰值作为网壳结构的临界动力稳定荷载。
[0039]本专利技术实施例提供的单层球面网壳结构动力稳定分析方法，在对单层球面网壳结构进行地震作用下的动力稳定分析时，首先计算网壳结构下部支承柱水平刚度系数，并利
用该水平刚度系数判断在分析时是否需要考虑下部支承，从而为简化网壳结构动力稳定分析提供理论依据，不仅有效提高了单层球面网壳结构的动力稳定性评估的准确性，而且避免了不必要的繁琐建模，节减大幅计算成本，显著提升了网壳结构抗震设计的效率。
附图说明
[0040]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0041]图1是本专利技术实施例单层球面网壳结构动力稳定分析方法的流程图；
[0042]图2是本专利技术实施例中考虑下部支承的单层球面网壳结构整体建模示意图；
[0043]图3是本专利技术实施例中单层球面网壳结构下部支承柱的示意图；
[0044]图4是本专利技术实施例中不考虑下部支承的单层球面网壳结构单独建模示意图；
[0045]图5是本专利技术实施例中利用有限元弹塑性动力时程分析模型对单层球面网壳结构进行动力稳定分析的流程图；
[0046]图6是本专利技术实施例中网壳的特征位移
‑
地震加速度峰值关系曲线示例；
[0047]图7是本专利技术实施例中考虑下部支承的单层球面网壳结构动力失稳时整体变形示意图。
具体实施方式
[0048]为了使本
的人员更好地理解本专利技术实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本专利技术实施例作进一步的详细说明。
[0049]如图1所示，是本专利技术实施例单层球面网壳结构动力稳定分析方法的流程图，包括以下步骤：
[0050]步骤101，计算量化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单层球面网壳结构动力稳定分析方法，其特征在于，所述方法包括：计算量化单层球面网壳结构下部支承柱水平刚度系数；如果所述下部支承柱水平刚度系数小于或等于设定阈值，则考虑下部支承对单层球面网壳结构进行增量动力时程分析；否则，单独对单层球面网壳结构进行增量动力时程分析。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算量化单层球面网壳结构下部支承柱水平刚度系数包括：按照以下公式计算量化下部支承结构水平刚度系数S：其中，S
S
为单层球面网壳结构下部支承柱水平刚度系数；A为所述下部支承柱的横截面积；D为单层球面网壳结构上部球面网壳结构的跨度；H1为所述上部球面网壳结构的矢高；H2为所述下部支承钢柱的竖向高度；n为所述下部支承柱的个数；α为调整系数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述考虑下部支承对单层球面网壳结构进行整体动力稳定分析包括：根据所述单层球面网壳结构及其下部支承柱建立有限元弹塑性动力时程分析模型；利用所述有限元弹塑性动力时程分析模型对单层球面网壳结构进行动力稳定分析。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述单独对单层球面网壳结构进行增量动力时程分析包括：根据所述单层球面网壳结构建立有限元弹塑性动力时程分析模型；利用所述有限元弹塑性动力时程分析模型对单层球面网壳结构进行动力稳定分析。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述利用所述有限元弹塑性动力时程分析模型对单层球面网壳结构进行动力稳定分析包括：向所述有限元弹塑性动力时程分析模型输入初始地震波时程，进行一次完整周期的弹塑性动力时程分析，确定本次分析中网壳的特征位移；调整所述初始地震波时程中的地震加速度峰值，然后根据调整后...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军林，李红梅，任小强，孙建恒，路维，赵淑丽，郭华，
申请(专利权)人：河北农业大学，
类型：发明
国别省市：