直立锁边金属屋面板风揭破坏机理与风灾易损性研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wx9033016
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
金属屋面板因有轻质、施工简便等特点而被广泛用作大跨屋盖围护结构。但近年来,其风灾事故却频繁发生。已有研究表明金属屋面板的风揭破坏形式主要有静态破坏与疲劳破坏,其中,静态破坏是指常态风中较强的峰值风荷载引起的屋面板强度破坏,而疲劳破坏则是指极端风中高幅的脉动风荷载引起的屋面板低周疲劳破坏。而当前屋盖围护结构的抗风设计不能提供屋面板发生破坏的概率。特别是对组件间的连接强度需要通过抗风揭试验来验算,增加了设计成本。为弥补当前抗风设计的不足,本文考虑屋面板破坏形式开展了风灾易损性分析,通过易损性曲线提供屋面板达到各级性能水准的概率,进一步结合性能目标便可开展性能化抗风设计。目前要开展屋面板易损性分析还存在以下几点问题,首先,现有抗风揭性能研究对风揭破坏过程关注较少,导致风揭破坏机理不明确;其次,目前考虑疲劳损伤的动态抗风揭试验中采用的荷载循环偏保守,导致模拟成本过高,为开展易损性分析亟需建立屋面板疲劳破坏的简化数值分析方法;最后,现有屋面板性能水准研究大多针对整个屋盖围护结构,缺乏针对屋面板单元的性能水准研究。因此,为开展易损性分析,本文开展了以下几方面工作:(1)揭示静态破坏下屋面板风揭破坏机理。基于静态试验与数值模拟研究屋面板静态风揭破坏过程,无论脱扣破坏还是撕裂破坏均服从材料从弹性到塑性平台再到塑性发展的三阶段特点,出现两种破坏则是源于塑性发展过程中抗风夹与屋面板刚度比的差异,因此考虑影响刚度比的结构参数建立了破坏参数η来统一评价屋面板损坏程度,以破坏参数η达到1.0作为屋面板破坏准则。(2)基于静态模拟工况的破坏参数η量化屋面板单元的三级性能水准,以破坏参数η分别为0.4、0.7和1.0作为屋面板达到中等损坏、严重损伤和破坏时的三级性能水准评价标准。通过拉丁超立方抽样得到7000个计算样本对14种常用型号直立锁边金属屋面板开展了风灾易损性分析,研究表明减小板宽可以增加屋面板刚度,进而提高屋面板抗风性能,板宽每减小0.1m可使相同性能状态下对应荷载提高0.5~1.5k Pa;而增设抗风夹与减小支座间距相当于增加屋面板搭接处咬合强度,同样会不同程度提高相同性能状态下对应的荷载。基于静态破坏下屋面板易损性曲线,分析对比性能化抗风设计与传统抗风设计在静态破坏中的应用,验证性能化抗风设计的可行性,性能化抗风设计可以通过提供多元化的屋面板型号选择实现抗风设计的经济性。(3)提出考虑材料损伤的疲劳破坏简化数值分析方法。基于循环加载试验与数值模拟建立了3004-H24型铝镁锰屋面板材料的损伤本构模型,通过考虑损伤本构的时程分析发现只有最大荷载比与荷载比幅值均大于0.7的荷载序列才会造成材料损伤,进而基于损伤变量相等的原则提出了简化荷载循环以降低模拟成本。(4)基于动态试验与简化数值分析方法,研究了屋面板疲劳破坏机理。研究表明,疲劳破坏主要出现在有抗风夹的工况中,循环荷载下屋面板与抗风夹间往复的相互作用使屋面板材料损伤明显,导致动态加载下屋面板主要为撕裂破坏。其破坏过程满足材料从无损伤到个别单元出现明显损伤再到相邻的多个单元因损伤同时发生破坏的三阶段特点。三个阶段对应不同损伤累积程度,可用损伤变量D来评价,因此以损伤变量D达到1.0作为屋面板的疲劳破坏准则。(5)基于动态模拟工况中损伤变量D的统计结果,以损伤变量D分别为0.2、0.6和1.0作为疲劳破坏下屋面板达到中等损坏、严重损伤和破坏时的三级性能水准评价标准。由于疲劳破坏只发生在有抗风夹的工况中,因此通过拉丁超立方抽样得到5000个计算样本对5种常用型号屋面板开展了风灾易损性分析,结果表明材料累积损伤加速了屋面板的损坏过程,疲劳破坏下屋面板易损性逊色于静态破坏下。进一步基于疲劳破坏下屋面板易损性曲线,分析对比性能化抗风设计在疲劳破坏与静态破坏中的应用。
其他文献
肝癌是最常见的恶性肿瘤类型之一,其高转移、高复发的特性,造成肝癌中晚期患者极高的致死率。有研究表明,肝癌细胞表面糖链末端的唾液酸修饰水平会发生显著提升。唾液酸是一种常见的九碳糖,在多种类型的肿瘤中,唾液酸的含量、连接方式等都会发生各种不同程度的改变,而肿瘤细胞的这种唾液酸化状态的改变,可以进一步引起细胞迁移运动能力、与血管内皮结合能力等细胞特性的改变,从而促进转移瘤形成,导致预后变差。唾液酸含量在
学位
目的 探究奥曲肽联合泮托拉唑治疗急性上消化道出血临床疗效及对患者炎症和应激指标的影响。方法 选取上消化道出血患者80例,随机分为对照组和观察组,各40例。对照组患者采用泮托拉唑治疗,观察组患者采用奥曲肽联合泮托拉唑治疗,两组患者连续治疗3 d。结果 治疗3 d后,两组患者血清TNF-α、IL-6、hs-CRP均较治疗前下降,且观察组低于对照组(P<0.05);两组患者MAD、ADH、COR均较治疗
期刊
p53是最重要的抑癌基因之一,参与调控肿瘤发生、发展过程中的多种细胞学事件,一直是肿瘤学研究的热点分子。作为“基因守卫者”,p53主要通过其转录因子活性激活或抑制一系列下游靶基因的表达来发挥其生物学功能。因此,筛选p53新的靶基因并研究其作用对于全面理解p53的功能体系有着非常重要的意义。另外,约有50%的肿瘤中p53发生突变,其余p53未突变的肿瘤中,p53信号通路往往被抑制或失活。因此,阐明调
学位
结构完整性管理是为保证工程结构在全寿命过程中能够持续地满足其功能要求的动态决策过程。对于海洋工程结构来说,在服役周期内满足既定要求下安全、经济且稳定地运行是其首要的功能要求。但由于建造材料、服役环境、荷载作用存在着大量的不确定性,导致海洋工程结构的运营风险巨大。因此依据其自身特性制定合理的运维方案来降低其全寿命周期的运营风险是十分重要的。观测运营过程中有关于海洋工程结构的相关数据,有助于减少运营过
学位
水泥基材料脆性大、原生缺陷多,在使用过程中不可避免地会产生微裂纹,形成侵蚀性离子扩散通道,加速水泥基材料劣化或钢筋锈蚀。在水泥基材料中引入超吸水聚合物可实现裂缝的快速闭合,阻挡有害离子的侵入,但其引入的大孔对水泥基材料力学性能的降低制约了其在水泥基材料的应用,而超吸水聚合物的尺寸,溶胀性能及其影响区域是其影响力学性能的主要因素。海藻酸钙凝胶是一种具有低溶胀率的性能可控的吸水性材料,其对水泥基材料的
学位
癌症是我国居民死亡的主要原因之一,癌症普遍具有早期诊断困难、预后差和容易复发的特点。当前,虽然已经开发出多种癌症治疗手段,但癌症的死亡率依然居高不下。对癌症发生机制的研究是寻找更好治疗方法的关键,其中癌症相关生物标志物的识别可以更好的推进癌症早期筛查及分子靶向药物的研发。因此,本论文以癌症为研究对象,整合mRNA表达、DNA甲基化、拷贝数变异、体细胞突变、miRNA表达和lncRNA表达等多种组学
学位
混凝土结构的耐久性取决于水分、气体和离子等侵蚀性介质向材料内部迁移的进程。考虑到实际工程中的混凝土材料很少处于饱和状态,准确量化水泥基材料非饱和水分传输对混凝土结构耐久性的评估和预测具有重要意义。试验研究发现,水泥基材料的水分传输过程经常偏离经典传输理论的预测,表现出明显的特殊性。这是由于C-S-H凝胶具有干缩湿胀特性,导致孔结构对含水量非常敏感,此时经典水分传输理论隐含的恒定孔结构假定不再成立。
学位
应变硬化水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite,简称ECC)是一种以短切柔性纤维为增强相而制备的具有超强变形能力的复合材料。在单轴拉伸作用下,ECC呈现出多条裂缝稳态开裂及拉应变硬化的受拉行为。其拉应变可以达到3%以上,所形成的裂缝通常宽度不超过150μm。ECC具有优异变形能力的一个原因是使用了平均粒径约为110μm且最大粒径约为250μm的超细石英砂
学位
大跨度桥梁是现代社会交通网络的重要组成部分,极大地促进了地域间文化与经济的交流发展。大跨度桥梁具有质量轻、结构柔、阻尼小等特点,对环境风荷载极其敏感,易受其影响而出现各种风致振动现象,严重威胁桥梁施工及服役阶段的安全性。当来流风流经主梁断面时,剪切层分离使结构表面出现交替的旋涡脱落,从而使得结构受到周期性变化的气动力作用,进而诱发结构风致振动。涡激振动是一种在低风速区间极易发生的风致振动现象,其发
学位
高吸水聚合物(Superabsorbent polymers,SAP)是水泥混凝土的一种内养护剂,对于抑制水泥混凝土早期收缩开裂具有显著作用,在混凝土领域具有良好的应用前景。SAP抑制自收缩的原理是在水泥水化过程中释放预先吸收的水分,维持混凝土内部湿度。然而,SAP在水泥基材料中的吸水能力缺乏可靠而高效的表征方法,高估或低估吸水能力都会引起额外水量计算偏差,导致水灰比的显著变化,影响混凝土力学性能
学位