本書系統總結了近些年哈爾濱工業大學空間結構研究中心在網殼結構抗震領域的研究成果，展示了網殼結構動力穩定性及強震失效機理研究的最新進展。這些研究成果主要包括：①系統研究了網殼結構的動力穩定性問題，提出了基於回響的動力穩定性判別準則，並對網殼結構在地震作用、階躍荷載及簡諧荷載下的動力穩定性進行了討論。②提出基於多重回響的荷載域動力時程分析方法，在此基礎上定義了網殼結構動力失穩與動力強度破壞兩種失效模式，並詳細闡述其失效機理；建立了多種網殼結構的地震損傷模型，提出動力強度破壞的判別準則；以上內容形成了完整的網殼結構強震失效機理的理論框架。③詳細討論了材料損傷累積效應、地震空間變化性效應及下部支承結構效應對網殼結構強震失效的影響。 本書適合於土木工程領域的學者、技術人員，以及高等院校相關專業的高年級本科生、研究生和教師閱讀。
基本介紹
- 中文名：網殼結構強震失效機理
- 外文名：Failure Mechanism of Reticulated Shells under Earthquake
- 書名：網殼結構強震失效機理
- 作者：范峰 支旭東
- 出版日期：2014年6月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787030393661
- 出版社：科學出版社
- 頁數：210頁
- 開本：16
內容簡介,圖書目錄,序言,
內容簡介
圖書目錄
序言
緒論
參考文獻
第1章網殼結構動力穩定性
1.1結構動力穩定性的判別準則和分析方法
1.2單層球面網殼在三維地震作用下的動力穩定性
1.3在階躍荷載作用下網殼結構的動力穩定性
1.4 網殼結構頻譜特性及簡諧荷載作用下的動力穩定性
1.5結語
參考文獻
第2章網殼結構的兩種失效模式及其判別
2.1多重回響的全荷載域動力時程分析方法
2.2網殼結構模型及參數分析方案
2.2.1有限元分析模型及網殼結構編號
2.2.2時程分析中的基本設定
2.2.3參數分析方案
2.3兩種典型的失效模式
2.3.1動力失穩算例
2.3.2動力強度破壞算例
2.4基於統計經驗的失效模式判別
2.5結語
第3章網殼結構地震作用下的結構損傷模型
3.1強度破壞極限荷載的討論
3.2極限狀態的結構回響
3.2.1單層球面網殼
3.2.2單層柱面網殼
3.2.3單層鞍形網殼
3.3網殼結構地震損傷模型
3.3.1單層球面網殼
3.3.2單層柱面網殼
3.3.3單層鞍形網殼
……
第4章網殼結構地震模擬振動台試驗
第5章鋼材考慮損傷累積的本構模型及套用
第6章地震空間變化性模型及對網殼失效影響
第7章支承結構對網殼結構強震失效影響
附錄
緒論
參考文獻
第1章網殼結構動力穩定性
1.1結構動力穩定性的判別準則和分析方法
1.2單層球面網殼在三維地震作用下的動力穩定性
1.3在階躍荷載作用下網殼結構的動力穩定性
1.4 網殼結構頻譜特性及簡諧荷載作用下的動力穩定性
1.5結語
參考文獻
第2章網殼結構的兩種失效模式及其判別
2.1多重回響的全荷載域動力時程分析方法
2.2網殼結構模型及參數分析方案
2.2.1有限元分析模型及網殼結構編號
2.2.2時程分析中的基本設定
2.2.3參數分析方案
2.3兩種典型的失效模式
2.3.1動力失穩算例
2.3.2動力強度破壞算例
2.4基於統計經驗的失效模式判別
2.5結語
第3章網殼結構地震作用下的結構損傷模型
3.1強度破壞極限荷載的討論
3.2極限狀態的結構回響
3.2.1單層球面網殼
3.2.2單層柱面網殼
3.2.3單層鞍形網殼
3.3網殼結構地震損傷模型
3.3.1單層球面網殼
3.3.2單層柱面網殼
3.3.3單層鞍形網殼
……
第4章網殼結構地震模擬振動台試驗
第5章鋼材考慮損傷累積的本構模型及套用
第6章地震空間變化性模型及對網殼失效影響
第7章支承結構對網殼結構強震失效影響
附錄
序言
網殼結構是大跨空間結構的一種基本形式，近30年來獲得廣泛套用；針對這種“新穎”結構體系的理論研究也相應展開。單層網殼結構的靜力穩定性是設計中的關鍵問題，早期的理論研究大都圍繞這一問題展開，且取得了完整豐碩的成果，也已在設計規程中得到充分反映。網殼結構的抗震設計理論和方法是另一個重要問題。國內外迄今關於結構抗震的研究大都針對多層、高層結構，有關抗震規範的規定也基本反映這方面的成果。網殼結構在地震等動力作用下的性能具有明顯的不同特點，因此需要開展更具針對性的專門研究，系統掌握其回響特徵和失效規律，在此基礎上建立起合理的抗震設計方法。經過十餘年的努力，國內研究者基本掌握了各種網殼結構在常遇地震下的回響特性，並提出了可行的抗震設計方法，成果也已納入相應的設計規程。
作者及其研究團隊致力於更基礎性質的一些抗震理論問題，如網殼結構的動力穩定性及在強震下的失效機理問題，網殼與下部支承結構的耦合效應、地震動空間相關性對大跨度網殼地震回響的影響，等等；認為這些基礎性問題對於建立起更完整更合理的抗震設計理論具有重要意義。隨著非線性有限元分析方法和計算機套用技術的迅速發展，至今已完全可能更直接、更細緻地考察網殼結構這樣的複雜體系在地震作用下的各種巨觀和微觀的複雜回響，並探討其變化規律，從而使對上述這些複雜的基礎理論問題進行系統深入研究成為可能。我們為此提出稱為“多重回響的全荷載域動力時程分析”的分析方法，可用以考察結構的巨觀變形狀態和內部塑性發展、構件損傷狀況等各種微觀回響隨動力荷載幅值的增大而發展變化的規律，把網殼可能的動力失穩和強度破壞聯繫在一起進行考察，建立起統一的研究其失效機理的理論框架。以這一方法為基礎，結合不同的基礎理論問題，針對各種類型網殼結構在其基本參數（幾何參數、構造參數、荷載參數等）的常用範圍內進行大規模的全荷載域回響分析，對它們在地震作用下的回響特徵和失效規律進行了系統考察，從而使我們對上述這些基礎理論問題形成了較為規律性的認識。
經過十餘年的持續努力，作者們認為取得的成果已較為系統完整，形成了較為完善的理論體系；並認為這些研究成果對實現“兩階段三水準”設計思想中“大震不倒”這一目標有重要意義；尤其是按照近年來基於功能的抗震設計思想，對網殼結構在強震作用下可能的損傷狀況及其維持不同使用功能的能力需要有更加深入和具體的了解，我們的研究對實現這一目標提供了可能性。基於上述考慮，特將這些研究成果總結成冊，與同行交流，並希望能為後續研究提供一定的借鑑。
作者們的許多研究生參與了課題研究及數據整理工作，正是他們的辛勤勞動為本書成稿提供了豐富的素材，我們向他們表示感謝。同時也感謝國家自然科學基金在“九五”重大項目、“十五”重點項目、重大研究計畫及一批面上項目上對本研究方向的持續資助。
最後，我們真誠歡迎讀者對本書提出寶貴意見。
作 者
2013年10月
作者及其研究團隊致力於更基礎性質的一些抗震理論問題，如網殼結構的動力穩定性及在強震下的失效機理問題，網殼與下部支承結構的耦合效應、地震動空間相關性對大跨度網殼地震回響的影響，等等；認為這些基礎性問題對於建立起更完整更合理的抗震設計理論具有重要意義。隨著非線性有限元分析方法和計算機套用技術的迅速發展，至今已完全可能更直接、更細緻地考察網殼結構這樣的複雜體系在地震作用下的各種巨觀和微觀的複雜回響，並探討其變化規律，從而使對上述這些複雜的基礎理論問題進行系統深入研究成為可能。我們為此提出稱為“多重回響的全荷載域動力時程分析”的分析方法，可用以考察結構的巨觀變形狀態和內部塑性發展、構件損傷狀況等各種微觀回響隨動力荷載幅值的增大而發展變化的規律，把網殼可能的動力失穩和強度破壞聯繫在一起進行考察，建立起統一的研究其失效機理的理論框架。以這一方法為基礎，結合不同的基礎理論問題，針對各種類型網殼結構在其基本參數（幾何參數、構造參數、荷載參數等）的常用範圍內進行大規模的全荷載域回響分析，對它們在地震作用下的回響特徵和失效規律進行了系統考察，從而使我們對上述這些基礎理論問題形成了較為規律性的認識。
經過十餘年的持續努力，作者們認為取得的成果已較為系統完整，形成了較為完善的理論體系；並認為這些研究成果對實現“兩階段三水準”設計思想中“大震不倒”這一目標有重要意義；尤其是按照近年來基於功能的抗震設計思想，對網殼結構在強震作用下可能的損傷狀況及其維持不同使用功能的能力需要有更加深入和具體的了解，我們的研究對實現這一目標提供了可能性。基於上述考慮，特將這些研究成果總結成冊，與同行交流，並希望能為後續研究提供一定的借鑑。
作者們的許多研究生參與了課題研究及數據整理工作，正是他們的辛勤勞動為本書成稿提供了豐富的素材，我們向他們表示感謝。同時也感謝國家自然科學基金在“九五”重大項目、“十五”重點項目、重大研究計畫及一批面上項目上對本研究方向的持續資助。
最後，我們真誠歡迎讀者對本書提出寶貴意見。
作 者
2013年10月
