基于向量式有限元的网壳结构地震易损性分析

摘要

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%。

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