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专利号: 2021109257406
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种单层球壳地震失效荷载计算方法,其特征在于,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;

步骤S1中的单层球壳模型包括以下参数:网壳跨度、网壳频数、屋面质量、矢跨比、截面尺寸、网壳编号、静力稳定系数、网壳失效模式系数、网壳计算节点、网壳半径、网壳半开角、网壳矢高和网壳顶点径杆单元与水平线的夹角;其中截面尺寸包括截面外径和截面厚度;

静力稳定系数均大于2,网壳计算节点为网壳俯视图中以网壳顶点为原点以网壳径杆为坐标轴建立的直角坐标系x轴上距离原点最近的两个点,网壳上一条主肋的径杆单元的数目为网壳频数的两倍;

步骤S3的具体方法包括以下子步骤:S3‑1、根据公式:

得到网壳顶点参考面积 网壳中间各环节点参考面积 和支座节点参考面积其中π为圆周率,R为网壳半径,H为网壳矢高,L为网壳跨度,φ0为网壳半开角,arcsin为反正弦函数,m为网壳节点所在环数,n为网壳频数,且网壳总环数等于n+1;

S3‑2、根据公式:

得到网壳节点恒载Pd;其中wd为网壳的屋面质量, 为网壳节点的参考面积,i表示网壳节点类型;

S3‑3、根据公式:

得到网壳节点水平地震作用Ph和网壳节点竖向地震作用Pv;其中mi网壳节点等效质量,pH为网壳水平加速度响应系数,pV1和pV2均为网壳竖向加速度响应系数,f为网壳竖向加速度分布系数,且对网壳顶点和支座节点取0,对网壳中间各环节点取1,Amax0为网壳场地地表峰值加速度,Sad0为结构场地设计谱加速度,α为网壳第一阶自振周期对应的地震影响系数,g为重力加速度,x为网壳节点横坐标,y为网壳节点纵坐标;

步骤S4和步骤S5中弹性屈曲荷载和塑性荷载均为网壳计算节点上的竖直向下荷载;

步骤S4的具体方法包括以下子步骤:根据公式:

得到弹性屈曲荷载 其中α0为网壳初始几何缺陷折减系数, 为网壳仅在恒载作用下的线性屈曲荷载,φ为网壳有限元线性屈曲分析调整系数,sin为正弦函数;e为自然对数,I为网壳杆件截面惯性矩,A为网壳杆件截面面积;Es为网壳材料弹性模量,θ0为网壳径杆最顶部的径杆单元与水平线的夹角,ξ0为网壳失效模式系数;d0为网壳杆件截面外径,t为网壳杆件厚度;

步骤S5的具体方法包括以下子步骤:根据公式:

pl

得到塑性荷载P ;其中γm为网壳塑性指数,σy为网壳材料屈服强度,l0为网壳径杆单元长度;

步骤S6的具体方法包括以下子步骤:根据公式:

得到弹塑性屈曲荷载Pcr;其中ωp为有限元非线性屈曲分析调整系数,Λp为网壳广义长细比;

步骤S7的具体方法包括以下子步骤:根据公式:

得到地震失效荷载Acr(μ);其中F(μ)为网壳动力延性系数。