凯威特型单层球面网壳在强震下的失效研究 被引量：24

1

作者 支旭东 范峰 沈世钊 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第9期7-12,共6页

动力强度破坏是网壳结构在遭受地震时的主要失效形式,准确的失效判别需要以基于材料损伤理论的分析为基础。为在动力时程分析中考虑材料损伤累积的因素,编制了基于有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,具有较高的计算精度和较好的收敛性,... 动力强度破坏是网壳结构在遭受地震时的主要失效形式,准确的失效判别需要以基于材料损伤理论的分析为基础。为在动力时程分析中考虑材料损伤累积的因素,编制了基于有限元软件ABAQUS的用户材料子程序,具有较高的计算精度和较好的收敛性,实现了网壳结构考虑材料损伤的动力有限元分析。对单层球面网壳在强震下的失效特点进行了系统的参数研究,探讨了考虑材料损伤因素对网壳失效特征的影响;综合网壳失效时刻的多项特征响应,拟合了能够评估网壳动力损伤程度的损伤模型;基于损伤模型表示的网壳极限状态的物理意义,建立了适用于跨度40m的凯威特单层球面网壳强震失效判别准则,可用之判定网壳在强震作用下的失效极限荷载。 展开更多

关键词 单层球面网壳 地震作用 动力强度破坏 损伤累积 损伤因子

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单层球面网壳的抗震性能分析 被引量：14

2

作者 于晓野 范峰 沈世钊 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2006年第4期445-449,462,共6页

网壳结构抗震性能分析是网壳抗震领域研究的重要内容,其进展可大大深化人们对现有结构在地震作用下可能发生破坏的认识,同时也会为进一步的机理研究及抗震设计打下坚实的基础.鉴于以上原因,以抗震问题相对突出的单层球面网壳为研究对象... 网壳结构抗震性能分析是网壳抗震领域研究的重要内容,其进展可大大深化人们对现有结构在地震作用下可能发生破坏的认识,同时也会为进一步的机理研究及抗震设计打下坚实的基础.鉴于以上原因,以抗震问题相对突出的单层球面网壳为研究对象,通过数值方法模拟网壳在强震下的动力响应,对结构抗震性能展开了深入细致的研究.采用了当前国际通用的大型有限元软件ABAQUS,通过变换矢跨比、屋面质量、杆件截面、初始缺陷及地震输入等参数进行了大规模的计算,在对临界荷载、破坏模式等性能指标进行统计分析的基础上得出了矢跨比是网壳抗震性能最重要的影响因素等一系列有意义的结论,加深了现有对网壳结构抗震性能的认识. 展开更多

关键词 单层球壳 抗震性能 临界荷载 破坏模式

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考虑杆件初弯曲的单层球面网壳稳定性能 被引量：18

3

作者 范峰 严佳川 曹正罡 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期158-164,共7页

基于通用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序,针对是否考虑杆件初弯曲的单层球面网壳结构进行对比分析.采用随机缺陷模态法进行了考虑杆件初弯曲的2800余例K8型单层球面网壳的弹塑性荷载-位移全过程分析,掌握了弯曲角度、幅值随机变... 基于通用有限元软件ANSYS及自编的前后处理程序,针对是否考虑杆件初弯曲的单层球面网壳结构进行对比分析.采用随机缺陷模态法进行了考虑杆件初弯曲的2800余例K8型单层球面网壳的弹塑性荷载-位移全过程分析,掌握了弯曲角度、幅值随机变量对网壳稳定性能的影响规律.论证了一致缺陷模态法和特征缺陷模态法计算杆件初弯曲对网壳极限承载力影响的适用性.提出了适用于计算考虑杆件初弯曲影响的网壳极限承载力修正的一致缺陷模态法.采用修正的一致缺陷模态法进行了300余例考虑杆件初弯曲的K8型单层球面网壳的弹塑性全过程分析.结果显示:采用修正的一致缺陷模态法可以计算考虑杆件初弯曲的单层球面网壳极限承载力的最小值.杆件初弯曲能够降低单层球面网壳的极限承载力,并改变其屈曲模态和塑性发展分布.当最大允许初弯曲为杆件长度的1/1 000时,网壳极限承载力最大下降5%以上;当最大允许初弯曲为杆件长度的2/1 000时,网壳极限承载力最大下降10%以上. 展开更多

关键词 单层球面网壳 杆件初弯曲 稳定 极限承载力 屈曲模态

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大跨度单层球面网壳的损伤模型及强震失效 被引量：13

4

作者 支旭东 聂桂波 +1 位作者 范峰 沈世钊 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期6-11,共6页

为对大跨度单层球面网壳在强震下的失效进行系统的分析,采用考虑材料损伤累积影响的全过程分析方法.考察了大跨度单层球面网壳在强震下失效时刻的多项响应指标随矢跨比、跨度、屋面质量等参数变化的规律,分析了失效极限荷载受这些参数... 为对大跨度单层球面网壳在强震下的失效进行系统的分析,采用考虑材料损伤累积影响的全过程分析方法.考察了大跨度单层球面网壳在强震下失效时刻的多项响应指标随矢跨比、跨度、屋面质量等参数变化的规律,分析了失效极限荷载受这些参数变化的影响,同时讨论了考虑初始几何缺陷对结构失效特征的影响.通过分析发现,单层球面网壳在强震下基本属于动力强度破坏范畴,基于这些强度破坏算例失效时刻的特征响应,分别建立了理想网壳和缺陷网壳的强震损伤模型,可以表征结构在动力荷载下的损伤程度并判定强度破坏极限荷载. 展开更多

关键词 单层球面网壳 损伤模型 损伤累积 几何缺陷

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考虑重力效应的单层球面网壳抗冲击荷载性能 被引量：13

5

作者 王多智 范峰 +1 位作者 支旭东 沈世钊 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期19-23,共5页

为研究冲击荷载作用下网壳结构的动力响应,应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立60m跨度K8型单层球面网壳的冲击模型并进行数值分析,计算对比是否考虑重力效应两种情况下,网壳在冲击荷载作用下的动力响应.得出产生差异的主要原因:网壳结构... 为研究冲击荷载作用下网壳结构的动力响应,应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立60m跨度K8型单层球面网壳的冲击模型并进行数值分析,计算对比是否考虑重力效应两种情况下,网壳在冲击荷载作用下的动力响应.得出产生差异的主要原因:网壳结构的自重敏感性、离心力效应与几何大变形.由此得出结论:只有考虑重力效应,即冲击荷载与重力荷载同步施加到结构时,所得的动力响应才是准确的.在上述基础上,对135个K8型网壳算例进行分析,研究表明:网壳竖向变形和主要杆件受力随着冲击质量与速度的增加而增大,当质量与速度增加到一定值后,二者均不再变化. 展开更多

关键词 球面网壳 冲击 动力响应 重力效应 离心力效应

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单层球面网壳的优化分析 被引量：9

6

作者 刘宗发 李正良 晏致涛 《重庆建筑大学学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第1期67-70,共4页

应用ANSYS软件优化模块,以自重最轻为目标函数,以强度、稳定性等为约束条件,并考虑了结构几何非线性的影响,对凯威特型单层球面网壳进行优化分析。然后对优化所得的网壳作了稳定性全过程分析,从而验证优化设计是可靠的。

关键词 单层网壳 优化设计 几何非线性 稳定性分析

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单层球面网壳在强震作用下的损伤模型 被引量：10

7

作者 史义博 支旭东 +1 位作者 范峰 沈世钊 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期1874-1877,共4页

为获得单层球面网壳强震损伤模型,采用ABAQUS软件并自主开发了考虑损伤累积影响的材料子程序,对跨度40m单层球面网壳在强震作用下的全过程动力响应进行了参数研究.统计结构的多项宏、微观响应,建立了理想单层球壳在强震作用下的损伤模型... 为获得单层球面网壳强震损伤模型,采用ABAQUS软件并自主开发了考虑损伤累积影响的材料子程序,对跨度40m单层球面网壳在强震作用下的全过程动力响应进行了参数研究.统计结构的多项宏、微观响应,建立了理想单层球壳在强震作用下的损伤模型;同时,对考虑初始缺陷的单层球面网壳也进行了分析,比较了是否考虑初始缺陷对结构抗震性能及失效机理的影响,在此基础上建立了考虑初始缺陷单层球面网壳的损伤模型,提出了强震下结构的强度破坏判别准则. 展开更多

关键词 单层球面网壳 地震作用 损伤模型 初始缺陷

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大矢跨比单层球面网壳弹塑性稳定性研究 被引量：8

8

作者 曹正罡 范峰 沈世钊 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期183-186,共4页

为全面认识大矢跨比球面网壳的弹塑性稳定性能，利用ANSYS软件及自编的前后处理程序，有计划地针对132例矢跨比为1／4～1／2的大矢跨比K8型单层球面网壳进行弹性、弹塑性稳定性能分析，并对其中典型算例的塑性发展状况进行了全过程跟踪... 为全面认识大矢跨比球面网壳的弹塑性稳定性能，利用ANSYS软件及自编的前后处理程序，有计划地针对132例矢跨比为1／4～1／2的大矢跨比K8型单层球面网壳进行弹性、弹塑性稳定性能分析，并对其中典型算例的塑性发展状况进行了全过程跟踪分析．考察网壳的屈曲模态，分析初始几何缺陷、矢跨比，材料非线性对网壳弹塑性极限承载力的影响．结果表明：大矢跨比情况下，初始几何缺陷的存在会导致网壳的极限承载力降低50％，材料非线性对极限承载力的影响也明显大于常用矢跨比情况，塑性折减系数达到0．4，网壳极易发生提前失稳．建议适当提高大矢跨比球面网壳的稳定性验算安全系数． 展开更多

关键词 球面网壳 稳定 极限承载力 弹塑性 大矢跨比

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基于能量的单层球面网壳强震响应规律研究 被引量：6

9

作者 刘英亮 邢佶慧 《建筑结构学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S2期30-33,共4页

基于多自由度体系的能量平衡方程,对ANSYS软件进行二次开发,编制相应的前、后处理程序,采用非线性时程分析方法,通过数值积分提取单层球面网壳结构地震过程中结构各项能量响应及地震动总输入能的时间历程,观察其在罕遇地震作用下的响应... 基于多自由度体系的能量平衡方程,对ANSYS软件进行二次开发,编制相应的前、后处理程序,采用非线性时程分析方法,通过数值积分提取单层球面网壳结构地震过程中结构各项能量响应及地震动总输入能的时间历程,观察其在罕遇地震作用下的响应及破坏规律,研究单层球面网壳结构的破坏状态与结构耗能之间的关系,分析地震动持时对地震动总输入能大小及各项能量响应的影响,获取地震能量输入与结构能量耗散间的相互关系,为寻求基于能量准则的结构抗震设计方法和完善结构基于最大位移反应首次超越和塑性累积损伤的双重破坏准则提供了一定的依据。研究表明,单层球面网壳结构进入塑性后,动能与弹性变形能对总耗能的影响很小,非弹性滞回耗能所占比例逐渐增大;结构的地震反应与破损过程与结构能量吸收与耗散过程存在着密切的内在联系。 展开更多

关键词 单层球面网壳 地震作用 总输入能 非线性时程分析 耗能 动力破坏

原文传递

单层球面网壳选型优化设计 被引量：6

10

作者 刘宗发 晏致涛 +1 位作者 王彦生 李作良 《重庆建筑大学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期83-86,共4页

采用改进的自适应遗传算法来解决单层球面网壳结构构件截面优化问题，并采用VC＋＋语言编写了相应的自适应遗传算法和有限元计算程序，可以实现单层球面网壳结构的自动优化设计。设计了不同类型、跨度和矢跨比的网壳优化算例；并通过对... 采用改进的自适应遗传算法来解决单层球面网壳结构构件截面优化问题，并采用VC＋＋语言编写了相应的自适应遗传算法和有限元计算程序，可以实现单层球面网壳结构的自动优化设计。设计了不同类型、跨度和矢跨比的网壳优化算例；并通过对按照现行相关规范优化设计的单层球面网壳和符合现行相关规范要求但未经优化设计的单层球面网壳用ANSYS软件进行考虑几何非线性的屈曲分析，分别确定其屈曲荷载与设计荷载之比，以比较它们的受力和安全性能。结果表明采用自适应遗传算法进行离散变量的网壳结构截面优化设计容易收敛，优化效果良好。如果综合考虑经济和安全因素，设计网壳时，其矢跨比取1／6～1／5比较合适。 展开更多

关键词 单层球面网壳 结构优化设计 遗传算法 屈曲分析

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基于向量式有限元的网壳结构地震易损性分析

11

作者 曲激婷 宋嘉诚 霍林生 《世界地震工程》 北大核心 2024年第1期96-106,共11页

为解决网壳结构地震易损性研究中,增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)所面临的结构非线性分析耗时长且求解困难的问题,提出了一种基于向量式有限元的IDA方法。首先,以一个Kiewitt-8型单层球面网壳为例,验证了向量式有限元... 为解决网壳结构地震易损性研究中,增量动力分析(incremental dynamic analysis,IDA)所面临的结构非线性分析耗时长且求解困难的问题,提出了一种基于向量式有限元的IDA方法。首先,以一个Kiewitt-8型单层球面网壳为例,验证了向量式有限元方法求解结构地震响应的准确性,其次选取12个不同参数的Kiewitt-8型单层球面网壳为研究对象,并考虑材料不确定性进行IDA分析,以地震峰值加速度与结构最大节点位移比为参数,绘制了结构在地震作用下的IDA曲线和轻微破坏、严重破坏及倒塌这三种性态下的易损性曲线。结果表明:向量式有限元能高效且准确的求解网壳结构的地震响应,屋面质量和矢跨比的增加均会增加三种性态点的超越概率;对于本文的网壳结构算例,求解时间仅为传统有限元方法的1/15,误差在3%以内,屋面质量和矢跨比的改变导致地震危险性最大增加了75%。 展开更多

关键词 增量动力分析 单层球面网壳 向量式有限元法 非线性分析 地震易损性分析

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单层球面网壳的多重地震效应研究 被引量：2

12

作者 支旭东 张英楠 +1 位作者 范峰 沈世钊 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期107-113,125,共8页

为研究网壳结构包含主余震序列的多重地震效应,该文首先筛查中国地震台网中心和太平洋地震工程研究中心数据库中的主震、余震序列数据,获得14次地震中共计342对包含主余震序列的多重地震动时程数据;应用这些多重地震数据对单层球面网壳... 为研究网壳结构包含主余震序列的多重地震效应,该文首先筛查中国地震台网中心和太平洋地震工程研究中心数据库中的主震、余震序列数据,获得14次地震中共计342对包含主余震序列的多重地震动时程数据;应用这些多重地震数据对单层球面网壳进行了全荷载域动力时程分析,根据得到的各特征响应随加速度幅值变化曲线,讨论网壳结构的多重地震效应。首先通过对不同加速度幅值下结构响应算例的描述,定义了余震引起的五种不同影响程度。在此基础上进行了大量的参数分析,统计归纳了主震结束时单层球面网壳最大节点位移、塑性发展程度和损伤程度等对结构抵抗余震能力的规律,并将主震结束时的1P杆件比例和损伤因子定义为衡量结构抵抗余震能力的指标,所得出的结论可为实际工程的抗震设计提供参考。 展开更多

关键词 单层球面网壳 多重地震 抗震性能 塑性发展程度 余震

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单层球面网壳结构的柱顶隔震研究 被引量：1

13

作者 胡苇 任红梅 +1 位作者 陈贻辉 翟永梅 《防灾减灾学报》 2016年第1期8-14,共7页

以带下部混凝土支承结构的单层联方型球面网壳为研究对象,针对工程实际中支承刚度过强的情形,提出了柱顶隔震的方法,从而改善了整体结构的抗震性能。非线性时程分析表明,多遇地震作用下LRB能在一定程度上降低支座反力,且使支座反力分布... 以带下部混凝土支承结构的单层联方型球面网壳为研究对象,针对工程实际中支承刚度过强的情形,提出了柱顶隔震的方法,从而改善了整体结构的抗震性能。非线性时程分析表明,多遇地震作用下LRB能在一定程度上降低支座反力,且使支座反力分布趋于均匀,降低了支座设计的要求;罕遇地震作用下LRB支座基本进入塑性状态,支座反力维持在屈服力附近,与原结构相比有大幅度的降低,支座滞回曲线饱满,同时上部网壳的塑性发展程度大大减轻,基本保持为弹性,取得了良好的减震效果。 展开更多

关键词 柱顶隔震 单层网壳结构 非线性时程分析 减震

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大矢跨比单层球面网壳动力试验模型弹塑性稳定分析 被引量：1

14

作者 邓卫贤 《钢结构》 2012年第3期5-10,共6页

为了解水平地震作用下具有不同失效机制的单层球面网壳结构在静力荷载作用下的弹塑性稳定性能,利用有限元软件ANSYS,对两个矢跨比为1/2的单层球面网壳结构试验模型进行双重非线性全过程分析,获得结构的弹塑性极限承载力,比较二者的失稳... 为了解水平地震作用下具有不同失效机制的单层球面网壳结构在静力荷载作用下的弹塑性稳定性能,利用有限元软件ANSYS,对两个矢跨比为1/2的单层球面网壳结构试验模型进行双重非线性全过程分析,获得结构的弹塑性极限承载力,比较二者的失稳模态,初步了解二者之间的差异。考察结构杆件屈曲、初始缺陷等因素对结构稳定性能的影响,并分析各因素对结构极限承载力的影响规律。结果表明,地震作用下,具有强度破坏特征的网壳结构在静力下的失稳模式表现为结构的整体失稳,而发生动力失稳破坏的结构则表现为局部失稳破坏。杆件失稳和初始缺陷使结构的临界荷载大幅度降低,且地震作用下属于强度破坏的单层球面网壳结构在静力下对初始缺陷的敏感性大于动力失稳破坏结构。 展开更多

关键词 单层球面网壳 动力试验 极限承载力 静力弹塑性稳定

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杆件随机初弯曲对半刚性连接单层网壳稳定承载能力影响研究

15

作者 孙庆巍 郑娅洁 +1 位作者 赵中伟 高莜然 《空间结构》 CSCD 北大核心 2022年第2期10-18,共9页

单层网壳结构是一种缺陷敏感型结构,其稳定承载能力受节点刚度和杆件初弯曲的影响较大.为更有效地研究节点半刚性和杆件随机初弯曲对网壳稳定承载能力的影响,引入双单元法实现了对网壳节点半刚度特性的模拟,运用了一种同时考虑节点刚度... 单层网壳结构是一种缺陷敏感型结构,其稳定承载能力受节点刚度和杆件初弯曲的影响较大.为更有效地研究节点半刚性和杆件随机初弯曲对网壳稳定承载能力的影响,引入双单元法实现了对网壳节点半刚度特性的模拟,运用了一种同时考虑节点刚度和杆件初弯曲的数值方法,分析了节点刚度、杆件初弯曲大小和方向的随机性对网壳屈曲承载能力的影响.深入研究了屈曲荷载系数的概率分布,得到其概率分布规律,拟合了关于网壳屈曲荷载系数的对数均值和对数标准差随节点刚度系数变化的折减系数公式.据此可高效简便地推导出网壳屈曲荷载系数的置信区间,从而得到网壳的极限屈曲荷载,为单层网壳结构的稳定承载能力分析提供了一种准确实用的分析方法. 展开更多

关键词 单层网壳 杆件随机初弯曲 节点刚度 半刚性 稳定承载能力

原文传递

基于自适应遗传算法的单层球面网壳优化分析

16

作者 刘宗发 王彦生 +1 位作者 徐红玉 杨俊森 《河南科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2006年第6期60-63,共4页

采用改进的自适应遗传算法来解决单层球面网壳结构构件截面优化问题,并采用VC++语言编写了相应的自适应遗传算法和有限元计算程序,可以实现单层球面网壳结构的自动优化设计。设计了不同类型、跨度和矢跨比的网壳优化算例,以检验基于自... 采用改进的自适应遗传算法来解决单层球面网壳结构构件截面优化问题,并采用VC++语言编写了相应的自适应遗传算法和有限元计算程序,可以实现单层球面网壳结构的自动优化设计。设计了不同类型、跨度和矢跨比的网壳优化算例,以检验基于自适应遗传算法的单层球面网壳的优化效果,结果表明基于自适应遗传算法思想而编制的优化程序原理简单,容易收敛,结果可靠,优化效果良好。 展开更多

关键词 自适应遗传算法 单层球面网壳 结构优化设计

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单层网壳的动力稳定 被引量：6

17

作者 桂国庆 林智斌 《南昌大学学报（工科版）》 CAS 2003年第1期43-47,共5页

随着单层网壳的科研研究与工程应用,对其静力研究已趋完善,但对其动力性能特别是动力稳定的研究甚少,由于动力稳定研究远远滞后于网壳工程应用,因而其研究是当务之急,而对结构动力稳定研究本身仍是前沿课题.据此本文概述了结构动力稳定... 随着单层网壳的科研研究与工程应用,对其静力研究已趋完善,但对其动力性能特别是动力稳定的研究甚少,由于动力稳定研究远远滞后于网壳工程应用,因而其研究是当务之急,而对结构动力稳定研究本身仍是前沿课题.据此本文概述了结构动力稳定的研究及单层网壳的动力稳定发展,然后基于单层网壳失稳的特点,回顾了现有动力屈曲准则及其局限性,同时指出其发展方向. 展开更多

关键词 单层网壳 动力稳定 判字准则

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FPB安装位置对柱支承K8型单层球面网壳结构力学性能的影响 被引量：2

18

作者 刘建浩 孔德文 +2 位作者 王玲玲 吴辽 王琳 《施工技术》 CAS 2018年第14期89-94,共6页

针对FPB 2种不同安装位置(FPB-柱顶和FPB-柱底),开展了柱支承K8型单层球面网壳结构力学性能方面的研究。静力方面,从内力、变形及稳定性3个方面进行分析,结果表明,当FPB安装在柱底时,FPB和铰支座网壳结构静力力学性能相近,且优于FPB-柱... 针对FPB 2种不同安装位置(FPB-柱顶和FPB-柱底),开展了柱支承K8型单层球面网壳结构力学性能方面的研究。静力方面,从内力、变形及稳定性3个方面进行分析,结果表明,当FPB安装在柱底时,FPB和铰支座网壳结构静力力学性能相近,且优于FPB-柱顶网壳结构。动力方面,探讨了FPB安装位置的不同对网壳结构抗震性能的影响,结果显示,水平地震作用下,FPB-柱顶结构的减震效果明显优于FPB-柱底结构,减震效果相差约15%;竖向地震作用下,从杆件内力及节点加速度2个方面分析,FPB-柱顶网壳结构减震效果明显优于FPB-柱底结构,而随着PGA增大,FPB-柱顶网壳结构竖向相对变形逐渐大于FPB-柱底结构。 展开更多

关键词 FPB 单层球面网壳 安装 力学性能 稳定性

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