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标题: 考虑材料的非线性对网架抗震设计的意义 [打印本页]

作者: wx8cai 时间: 2006-10-30 15:34 标题: 考虑材料的非线性对网架抗震设计的意义

请问考虑材料的非线性，即允许材料进入弹塑性状态。如能利用材料的二次刚度，对网架抗震设计有什么意义？或者只是对震后杆件的修复有意义？

作者: zxinqi 时间: 2006-11-1 14:37 标题: 回复：考虑材料的非线形对网架抗震设计的意义

按照我国抗震规范”三个水准“简称"小震不坏，中震可修、大震不倒”两个阶段进行设计。
第一阶段为承载力验算，取在多遇地震下地震动参数计算结构的弹性地震作用和相应的地震作用效用，进行构件界面承载力验算，并采取构造措施。为满足第三水准目标，对大跨空间结构应进行第二阶段设计，即在罕遇地震地震作用下的弹塑性分析。合理的抗震结构应允许结构在罕遇地震作用下部分杆件屈服，材料进入塑性，但结构不会倒塌。因此，准确的分析网架架结构在地震作用下的弹塑性性能、考虑材料的非线性是完全有必要的。
考虑地面运动的随机性及弹塑性反应中刚度矩阵随时间而变化，将网架结构的弹塑性地震反应方程以增量形式求解。采用威尔逊－zta法求解。可得出杆件的应力与位移。杆件为理想弹塑性材料，应符合Von Mises屈服准则。当杆件进入屈服阶段后，将造成其他杆件的内力重分布，使得结构内力分布更合理，此时屈服杆件应力均趋向于屈服应力。如仅为局部杆件屈服则是允许的，可不进行杆件调整。如大量杆件屈服则导致大位移发生及屈服后的杆件应力僵化增长至抗拉极限强度，则结构有罕遇地震作用下的倒塌危险，应调整结构形式或杆件截面。

作者: wx8cai 时间: 2006-11-1 16:28 标题: 回复：考虑材料的非线形对网架抗震设计的意义

非常感谢zxinqi的解释！由此可以提出以下问题：
1 对大跨空间结构（网架，网壳）的抗震性能，在第一阶段根据多遇地震设计结构杆件，第二阶段考虑几何和材料非线性验算罕遇地震下的变形能力。不知版主有没有做过类似分析，即考虑双重非线性和仅几何非线性的差别。当然考虑材料非线性结构的变形肯定更大，定量上大概和仅几何非线性差别多少？
2 目前好像对于网架网壳结构的稳定性分析较多，诚然很多情况下是稳定决定结构的设计而非强度。目前规范说明材料的弹塑性对网壳结构的稳定性随结构的具体条件变化，尚无规律性。（网壳结构技术规程）所以在稳定分析中材料非线性考虑的意义是否重大就不是很清楚。有没有分析的必要？
3 对于网架网壳结构，稳定性分析要求一种全过程分析，但是是在静力下的分析。而抗震分析则要求动力分析。这两者关系如何？是不是稳定的全过程分析决定杆件的初步设计，在此基础上再通过抗震动力分析加以验算？
4 目前基于网壳网架的稳定分析和抗震分析，限制网壳结构发展的瓶颈在哪里？或者说哪些方面如果有突破，网壳将能够得到更好的应用？
可能话题有点扯远了，不过还是希望各位大师不吝赐教，谢谢！

作者: beginer 时间: 2006-11-15 19:48 标题: 回复：考虑材料的非线性对网架抗震设计的意义

双非线性分析是结构设计努力的方向。
但本人认为就复杂结构来讲，过分地陶醉于非线性分析的结果是不切实际的。特别是引入材料非线性的复杂结构整体分析，在工程意义上的定性意义远远大于定量。几何非线性分析的工程意义又要远大于材料非线性。除非是象简支梁这类简单结构，要做到完全意义上的塑性设计是绝对不可能的。

作者: wx8cai 时间: 2006-11-16 15:49 标题: 回复：考虑材料的非线性对网架抗震设计的意义

目前的抗震设计，“小震不坏中震可修大震不倒”。小震不坏通过强度和稳定的设计方法可以控制，大震不倒通过控制塑性变形亦可达到目的。唯独中震可修无定性衡量指标，因此，研究材料和几何的非线形，达到过程控制，甚至利用二次刚度，就有可能控制中震可修。这也是研究材料非线形的工程实际意义之一。

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