基于AP法的单层球面网壳结构地震倒塌破坏分析

吴文青; 朱南海

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20221226003

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基于AP法的单层球面网壳结构地震倒塌破坏分析

论文 | 更新时间：2024-06-26

- 基于AP法的单层球面网壳结构地震倒塌破坏分析
- Seismic Collapse Analysis of Single‑Layer Reticulated Spherical Shell Structure Based on AP Method
- 防灾减灾工程学报 2024年44卷第3期页码：632-639
- 作者机构：
  
  1.江西理工大学土木与测绘工程学院，江西赣州 341000
  2.江西理工大学江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室，江西赣州 341000
- 作者简介：
  
  吴文青（1997—），男，硕士研究生。主要从事大跨空间钢结构研究。E‑mail: 1559215790@qq.com
  朱南海（1981—），男，副教授，博士。主要从事大跨空间钢结构研究。E‑mail: zhunanhai@jxust.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(51768024)
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20221226003
  中图分类号： TU443
- 收稿：2022-12-26，
  
  修回：2023-02-17，
  
  纸质出版：2024-06-25
- 稿件说明：
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吴文青,朱南海.基于AP法的单层球面网壳结构地震倒塌破坏分析[J].防灾减灾工程学报,2024,44(03):632-639.

WU Wenqing,ZHU Nanhai.Seismic Collapse Analysis of Single‑Layer Reticulated Spherical Shell Structure Based on AP Method[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(03):632-639.
吴文青,朱南海.基于AP法的单层球面网壳结构地震倒塌破坏分析[J].防灾减灾工程学报,2024,44(03):632-639. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20221226003.

WU Wenqing,ZHU Nanhai.Seismic Collapse Analysis of Single‑Layer Reticulated Spherical Shell Structure Based on AP Method[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(03):632-639. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20221226003.

摘要

在地震作用中，结构的薄弱部位构件可能会先发生初始失效，并导致结构在之后的地震中发生倒塌破坏。为研究在杆件初始失效下单层网壳结构的抗连续倒塌性能，通过增量动力分析方法（IDA法）确定网壳结构薄弱区域分布规律及结构的动力响应，引入最大响应参数（应力、塑性应变、等效塑性应变等）杆件作为初始破坏杆件，采用备用荷载路径法（AP法）分析剩余结构在之后的地震作用中产生的动力响应。结果表明：单层网壳结构地震薄弱区处于底部区域，且受地震影响较大。在地震作用下，处于薄弱区域的杆件初始失效会使结构节点最大竖向位移、塑性杆件比例、总应变能等结构响应参数急剧增大，并且加速了结构的凹陷。由于杆件的初始失效，其两端节点发生较大塑性，周围杆件塑性发展明显，应重点关注处于地震薄弱区的杆件，该区域杆件若发生初始失效将对结构产生影响较大。

Abstract

Under seismic action

the weak components of a structure are highly likely to experience initial failures

leading to collapse in subsequent earthquakes. To study the progressive collapse resistance of single-layer reticulated spherical shell structures under initial member failure

the Incremental Dynamic Analysis (IDA) method was employed to analyze distribution of weak areas in the structures and their dynamic response. Maximum response parameters (stress

plastic strain

equivalent plastic strain

etc.) were introduced to identify initial failure members. The Alternate Path (AP) method was then used to analyze the dynamic response of the remaining structure under subsequent seismic actions. The results showed that the seismic weak areas of single-layer shell structures were primarily located at the base and were significantly affected by seismic forces. Under seismic loads

the initial failure of members in weak areas led to a sharp increase in structural response parameters such as maximum vertical displacement of nodes

plastic member ratio

and total strain energy

accelerating structural collapse. Due to the initial failure of members

significant plastic deformation occurred at both ends of the members

with evident plastic development in surrounding members. Attention should be paid to members in seismic weak areas

as initial failure in these areas will have a substantial impact on the overall structural integrity.

关键词

Keywords

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