西北地区空间网壳-钢筋砼结构破坏机理及减震体系研究

近年来，空间网壳-钢砼结构体系的应用日益广泛，相应的研究也得到相当的发展，但在部分关键参数的理论研究方面尚存在滞后现象，且此类结构体系的抗震破坏机理的研究已成为亟待解决的问题。西部地区地理条件复杂，多种不利条件对结构的影响尤为突出。本项目旨在探究钢网壳-砼复杂体系强震、大风、地基沉陷等条件下结构的全过程分析，研究不同材料结构整体刚度变化的规律，探讨结构破坏机理；基于构建材料损伤累积效应和复杂空间受力状态的精确化本构模型，充分考虑结构关键参数如阻尼比、地震波等关键参数的影响，对钢网壳-钢筋砼混合体系整体分析的参数选用提供有力的理论依据；并考虑采用自行开发的新型约束屈曲支撑置放在结构体系中，寻求最佳的结构减震体系，以提高结构的安全性；并对此类结构进行模型振动台实验，验证理论分析的正确性，并结合实际工程进行现场实测，验证实际结构参数取值与理论分析的一致性。

课题针对西部地区复杂钢网壳—砼混合结构设计的关键问题，以合理刚度分布规律和振动控制理论为依据，利用理论分析、数值模拟、大比例模型试验和大型工程现场试验等研究手段，系统研究了空间屋盖——钢砼组合结构体系强震下的破坏机理，给出了结构设计关键参数的取值建议，提出了实用的设计方法；同时提出新型的结构减震体系，即将屈曲约束支撑引入空间屋盖——钢砼组合结构体系中，开展各种钢-砼混合结构的参数分析,探讨这种结构在强震下的的动力响应规律和减震性能，并在同济大学土木工程防灾减灾实验室完成了设置屈曲约束支撑的直径3米的K6型单层网壳结构的振动台试验，研究了这种新型减震体系在强震作用下的受力特征、破坏模式和减震性能，验证了理论分析的有效性；此外，结合大型工程开展了理论分析以及现场健康监测等研究工作，提出了空间网格结构基于损伤识别的安全性综合评定方法。通过三年的研究工作，本项目完成了预定的工作计划，现申请结题。. 本项目研究工作中，结合国内钢材特性提出了新的耗能支撑构件形式，在钢网壳-混凝土结构中采用，并研究各种体系的减震性能及抗震设计方法，为进一步工程应用打下理论基础，提出的钢—混凝土组合体系的阻尼比的计算方法，并可直接用于实际工程，该成果已编入《甘肃省抗震设计规程》（DB62/T25-3055-2011）。此外，课题结合实际工程进行现场试验和长期健康监测工作，得到结构从施工到使用全过程的受力状态及结构参数，探索整体协同工作的性能，采用了空间网格结构基于损伤识别的安全性综合评定方法，可用于类似的大型工程的健康监测与评价中。.在国家自然科学基金资助下，课题共发表学术论文47篇，其中三大检索论文15篇，参加国际、国内学术会议25人次（含研究生），邀请国外、国内专家讲学9人次，培养博士研究生4名，博士后1名，硕士研究生20名。