多維地震作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)動力穩(wěn)定性研究基本信息

研究網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的動力失穩(wěn)機理，在已有動力穩(wěn)定判別準則的基礎(chǔ)上，提出適用于網(wǎng)殼等復(fù)雜結(jié)構(gòu)動力穩(wěn)定性的實用判別準則。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)雜動力荷載作用下的動力穩(wěn)定性，通過理論及實驗方法確定其關(guān)鍵影響因素，提出網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在地震作用下的動力穩(wěn)定臨界荷載的實用估算方法，真接為實際工程服務(wù)。 2100433B

針對沖擊荷載作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的失效機理與防御方法展開研究。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化建模及研究方法，通過對精確化本構(gòu)模型、非線性單元類型、接觸類型、求解策略等進行細致研究，實現(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理，研究其動力失效性質(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)計方法，指導(dǎo)結(jié)構(gòu)抗沖擊防御設(shè)計。通過本項目的研究，形成沖擊荷載作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的失效機理與防御方法研究的較完善的分析與設(shè)計理論，提升我國大跨空間結(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，然后對沖擊荷載下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的失效模式及其機理進行深入系統(tǒng)的研究，并通過大規(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，通過網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)縮尺模型的沖擊試驗驗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)的防護設(shè)計建議。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，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)值計算模型； 2. 沖擊荷載下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的失效模式與機理 通過大量的參數(shù)計算研究網(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)沖擊失效的四個典型算例，詳述了網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)沖擊失效的全過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，并將沖擊失效過程分為三階段，同時揭示了每類失效模式對應(yīng)的失效機理； 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能對結(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)抗沖擊能力的評定指標，然后對網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的沖擊整體倒塌失效規(guī)律進行參數(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)沖擊試驗研究 為驗證網(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Kiewitt-6型單層球面網(wǎng)殼縮尺模型進行了系統(tǒng)的試驗研究，試驗內(nèi)容包括模態(tài)分析、彈性沖擊試驗與破壞性沖擊試驗，通過試驗與數(shù)值結(jié)果的對比分析，證明了本文提出的分析方法及分析結(jié)論的正確性，此外，通過對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)的防護設(shè)計方法及建議 以網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的沖擊失效機理與沖擊失效規(guī)律為理論基礎(chǔ)，以防止結(jié)構(gòu)在沖擊荷載下出現(xiàn)整體倒塌為防護目標，提出沖擊荷載下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的三種防護設(shè)計方法：輕屋面、整體加強法和臨界位置加強法，并分別對三種方法的防護效果進行對比分析；在此基礎(chǔ)上，綜合考慮防護效果與經(jīng)濟條件，提出沖擊荷載下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的防護設(shè)計建議；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，以該體系的簡化模型、響應(yīng)和控制為研究對象。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)簡化模型；研究了結(jié)構(gòu)體系的動力響應(yīng)特性和參數(shù)影響規(guī)律；通過縮尺地震模擬振動臺試驗研究了巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，驗證了理論和數(shù)值分析的巨型框架結(jié)構(gòu)模型；進行了巨型框架多維隔震結(jié)構(gòu)抗風可靠性研究；研究了強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)。項目成果豐富，為巨型結(jié)構(gòu)的振動控制提供了新思路和研究基礎(chǔ)。 2100433B