基于有限质点法的双层柱面网壳强风作用下倒塌破坏研究-东南大学学报.PDF

第４５卷第４期 东南大学学报（自然科 学版 ） Ｖｏｌ．４５ Ｎｏ．４ 　 ２０１５年７月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＳＯＵＴＨＥＡＳＴＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） 　 Ｊｕｌｙ２０１５ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－０５０５．２０１５．０４．０２５ 基于有限质点法的双层柱面网壳 强风作用下倒塌破坏研究 １ １ ２ 喻　莹　 王继中　 朱兴一 １ （汕头大学土木系，汕头５１５０６３） ２ （同济大学道路与交通工程教育部重点实验室，上海２０００９２） 摘要：采用有限质点法研究空间柱面网壳在强风作用下的倒塌破坏性能．推导了有限质点法基 本方程和三维空间单元的内力计算公式，给出了利用该方法分析结构几何非线性、材料非线性的 具体过程，建立了断裂模型和断裂准则．在破坏过程模拟中，考虑风速风压模拟的空间三维相关 性，运用线性滤波器法中的自回归（ＡＲ）模型编写程序模拟脉动风速与风压，实现了强风作用下 双层柱面网壳的倒塌全过程分析．基于结构倒塌模拟结果，建立衡量结构倒塌破坏的控制指标， 对双层柱面网壳的结构参数进行优化，提高了双层柱面网壳的抗倒塌性能． 关键词：有限质点法；双层柱面网壳；强风；倒塌模拟 中图分类号：ＴＵ３９３；ＴＵ３１２　　文献标志码：Ａ　　文章编号：１００１－０５０５（２０１５）０４０７５６０７ Ｃｏｌｌａｐｓｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｏｕｂｌｅｌａｙｅｒｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｒｅｔｉｃｕｌａｔｅｄｓｈｅｌｌ ｕｎｄｅｒｓｔｒｏｎｇｗｉｎｄｂａｓｅｄｏｎｆｉｎｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅｍｅｔｈｏｄ １ １ ２ ＹｕＹｉｎｇ　 ＷａｎｇＪｉｚｈｏｎｇ　 ＺｈｕＸｉｎｇｙｉ １ （ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｔｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｔｏｕ５１５０６３，Ｃｈｉｎａ） ２ （ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＲｏａｄａｎｄＴｒａｆｆｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｐａｒｔｉｃｌｅｍｅｔｈｏｄ（ＦＰＭ）ｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｃｏｌｌａｐｓｅｐｒｏｃｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｏｕｂｌｅ ｌａｙｅｒｒｅｔｉｃｕｌａｔｅｄｄｏｍｅｓｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｓｔｒｏｎｇｗｉｎｄ．ＴｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓｏｆｔｈｅＦＰＭａｎｄｔｈｅ ｄｅｒｉｖａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｆｏｒｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｂｅａｍｅｌｅｍｅｎｔａｒｅｇｉｖｅｎ．Ｍｅｔｈｏｄｓｔｏｈａｎｄｌｅｇｅ ｏｍｅｔｒｉｃａｎｄｍａｔｅｒｉａｌｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙａｒｅｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎ，ｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｄｅｌａｎｄｃｏｒｒｅ ｓｐｏｎｄｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｆｒａｃｔｕｒｅｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍｅｍｂｅｒｓ．Ｔｈｅａｕｔｏｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ （ＡＲ）ｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｌｉｎｅａｒｆｉｌｔｅｒｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｔｏｐｒｏｇｒａｍａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｔｕｒｂｕｌｅｎｔｗｉｎｄａｎｄｖｅ ｌｏｃｉｔｙｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅｃｏｌｌａｐｓｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｄｏｕ