[发明专利]一种单层球壳地震失效荷载计算方法

说明书

本发明公开了一种单层球壳地震失效荷载计算方法，其包括建立单层球壳模型，并设置对应参数；获取地表峰值加速度和结构场地设计谱加速度；根据单层球壳模型的参数以及地表峰值加速度和结构场地设计谱加速度，计算网壳节点恒载和网壳节点地震作用；根据网壳节点恒载和网壳节点地震作用计算弹性屈曲荷载；根据单层球壳模型的参数计算塑性荷载；利用有限元非线性分析法，根据弹性屈曲荷载和塑性荷载计算弹塑性屈曲荷载；根据弹塑性屈曲荷载计算地震失效荷载。本发明能够提升单层球面网壳地震失效荷载计算分析的准确性、安全性和统计意义。

技术领域

本发明涉及结构动力学领域，具体涉及一种单层球壳地震失效荷载计算方法。

背景技术

网壳结构具有受力合理，造型优美，空间跨越能力强，便于施工等优点，所以网壳结构在我国已经得到了较为广泛的工程应用。随着网壳结构的建设不断发展的同时，全球地震灾害也不断频发，据中国地震台网统计，近9年来全球每年发生6级以上强震次数平均高达90次以上。在强震作用下，理论上抗震性能较好的网壳结构也面临着破坏的危险。因此，开展单层球面网壳在强震作用下的动力失效分析，提出快速计算单层球面网壳在强震作用下具有一定保证率的地震失效荷载方法，能在不需要选择一定数量地震波对网壳结构进行动力时程分析的基础上，为设计人员预估一个具有一定统计意义的地震失效荷载，为单层球面网壳的抗震设计提供参考。

有限元数值模拟和结构振动台试验作为研究网壳结构动力失效问题并计算其地震失效荷载的主要方法，被众多学者采用。大多数学者专家通过有限元全荷载域动力时程分析的数值模拟方法来计算单层球面网壳的地震失效荷载，该方法需要耗费巨大的时间成本，且需要进行复杂的数据处理工作，同时得到的失效荷载只针对参与时程分析的地震波，不具有统计意义。同时，对于单层球面网壳这类大跨空间结构，其原型振动台试验的各类成本都十分巨大，因此其振动台试验往往采用缩尺模型，而缩尺模型试验的结果可能与实际情况相差较大，且试验结果也只针对试验模型和试验输入地震波。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种单层球壳地震失效荷载计算方法解决了现有技术所计算的失效荷载统计意义不足和计算效率低的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

提供一种单层球壳地震失效荷载计算方法，其包括以下步骤：

S1、建立单层球壳模型，并设置对应参数；

S2、获取地表峰值加速度和结构场地设计谱加速度；

S3、根据单层球壳模型的参数以及地表峰值加速度和结构场地设计谱加速度，计算网壳节点恒载和网壳节点地震作用；

S4、根据网壳节点恒载和网壳节点地震作用计算弹性屈曲荷载；

S5、根据单层球壳模型的参数计算塑性荷载；

S6、利用有限元非线性分析法，根据弹性屈曲荷载和塑性荷载计算弹塑性屈曲荷载；

S7、根据弹塑性屈曲荷载计算地震失效荷载。

本发明的有益效果为：

1、本发明的地震失效荷载比已有的时程分析法计算得出的数值小，保证了本快速算法的正确性和安全性，同时体现了本发明计算得出的地震失效荷载是具有较高的保证率的统计值，即本发明具有更高的统计意义；