多維地震作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動(dòng)力穩(wěn)定性研究

研究網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動(dòng)力失穩(wěn)機(jī)理，在已有動(dòng)力穩(wěn)定判別準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，提出適用于網(wǎng)殼等復(fù)雜結(jié)構(gòu)動(dòng)力穩(wěn)定性的實(shí)用判別準(zhǔn)則。在此基礎(chǔ)上研究網(wǎng)殼等復(fù)雜結(jié)構(gòu)在三維地震等復(fù)雜動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力穩(wěn)定性，通過(guò)理論及實(shí)驗(yàn)方法確定其關(guān)鍵影響因素，提出網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在地震作用下的動(dòng)力穩(wěn)定臨界荷載的實(shí)用估算方法，真接為實(shí)際工程服務(wù)。 2100433B

針對(duì)沖擊荷載作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的失效機(jī)理與防御方法展開(kāi)研究。主要內(nèi)容包括：（1）研究網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)受沖擊荷載作用的精細(xì)化建模及研究方法，通過(guò)對(duì)精確化本構(gòu)模型、非線性單元類型、接觸類型、求解策略等進(jìn)行細(xì)致研究，實(shí)現(xiàn)數(shù)值模型的精確、高效求解；（2）研究沖擊荷載作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的失效模式及失效機(jī)理，研究其動(dòng)力失效性質(zhì)及特征，以及結(jié)構(gòu)在沖擊荷載作用下的失效準(zhǔn)則；（3）研究沖擊荷載作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的失效規(guī)律，研究沖擊結(jié)束時(shí)刻的局部響應(yīng)與結(jié)構(gòu)失效模式之間的作用規(guī)律；（4）研究沖擊荷載作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的防御方法，提出合理有效的網(wǎng)殼抗沖擊的防御設(shè)計(jì)方法，指導(dǎo)結(jié)構(gòu)抗沖擊防御設(shè)計(jì)。通過(guò)本項(xiàng)目的研究，形成沖擊荷載作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的失效機(jī)理與防御方法研究的較完善的分析與設(shè)計(jì)理論，提升我國(guó)大跨空間結(jié)構(gòu)突發(fā)災(zāi)害防御研究水平。

首先提出網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)的分析方法，然后對(duì)沖擊荷載下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的失效模式及其機(jī)理進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究，并通過(guò)大規(guī)模參數(shù)研究總結(jié)分析網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的失效規(guī)律，此外，通過(guò)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)縮尺模型的沖擊試驗(yàn)驗(yàn)證了分析方法及分析結(jié)論的正確性，最后提出沖擊荷載下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的防護(hù)設(shè)計(jì)建議。這些內(nèi)容具體包括： 1. 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)分析方法 建立了實(shí)用有效的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)分析方法，首先確定了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)研究的特征指標(biāo)，包括荷載作用、網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的特征響應(yīng)兩方面內(nèi)容，然后探討了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)的分析流程，并建立了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)分析的精確數(shù)值計(jì)算模型； 2. 沖擊荷載下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的失效模式與機(jī)理 通過(guò)大量的參數(shù)計(jì)算研究網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的沖擊響應(yīng)特性，總結(jié)分析了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)沖擊失效的四個(gè)典型算例，詳述了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)沖擊失效的全過(guò)程及其荷載作用與結(jié)構(gòu)特征響應(yīng)；然后定義了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的三類失效模式，并將沖擊失效過(guò)程分為三階段，同時(shí)揭示了每類失效模式對(duì)應(yīng)的失效機(jī)理； 3. 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)沖擊失效規(guī)律分析 研究網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的沖擊失效規(guī)律，考察了結(jié)構(gòu)最大響應(yīng)/失效模式隨網(wǎng)殼獲取的總沖擊能量的變化規(guī)律，并探討了沖擊物初動(dòng)能對(duì)結(jié)構(gòu)最大響應(yīng)/失效模式的影響；此外，提出用整體倒塌失效系數(shù)作為結(jié)構(gòu)抗沖擊能力的評(píng)定指標(biāo)，然后對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的沖擊整體倒塌失效規(guī)律進(jìn)行參數(shù)分析，確定了易于產(chǎn)生整體倒塌的初始沖擊條件。 4. 網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)沖擊試驗(yàn)研究 為驗(yàn)證網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)沖擊響應(yīng)分析方法及分析結(jié)論的正確性，對(duì)Kiewitt-6型單層球面網(wǎng)殼縮尺模型進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究，試驗(yàn)內(nèi)容包括模態(tài)分析、彈性沖擊試驗(yàn)與破壞性沖擊試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)與數(shù)值結(jié)果的對(duì)比分析，證明了本文提出的分析方法及分析結(jié)論的正確性，此外，通過(guò)對(duì)比分析探討了沖擊物初始偏轉(zhuǎn)、支座約束條件、加工誤差、阻尼力等因素對(duì)結(jié)構(gòu)最大沖擊響應(yīng)的影響原因及影響程度。 5. 沖擊荷載下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的防護(hù)設(shè)計(jì)方法及建議 以網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的沖擊失效機(jī)理與沖擊失效規(guī)律為理論基礎(chǔ)，以防止結(jié)構(gòu)在沖擊荷載下出現(xiàn)整體倒塌為防護(hù)目標(biāo)，提出沖擊荷載下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的三種防護(hù)設(shè)計(jì)方法：輕屋面、整體加強(qiáng)法和臨界位置加強(qiáng)法，并分別對(duì)三種方法的防護(hù)效果進(jìn)行對(duì)比分析；在此基礎(chǔ)上，綜合考慮防護(hù)效果與經(jīng)濟(jì)條件，提出沖擊荷載下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的防護(hù)設(shè)計(jì)建議；與前文內(nèi)容相結(jié)合，形成了完整的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)抗沖擊研究的理論框架。 2100433B

本課題提出了一種考慮多維隔震的巨型框架-子結(jié)構(gòu)新體系，以該體系的簡(jiǎn)化模型、響應(yīng)和控制為研究對(duì)象。建立了考慮耦合效應(yīng)的巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)的有限元數(shù)值分析模型；提出了巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化模型；研究了結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力響應(yīng)特性和參數(shù)影響規(guī)律；通過(guò)縮尺地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究了巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，驗(yàn)證了理論和數(shù)值分析的巨型框架結(jié)構(gòu)模型；進(jìn)行了巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)抗風(fēng)可靠性研究；研究了強(qiáng)震作用下巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)體系碰撞效應(yīng)及減震控制理論、技術(shù)。項(xiàng)目成果豐富，為巨型結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制提供了新思路和研究基礎(chǔ)。 2100433B