多点激励下大跨网架结构的行波效应分析

论文摘要

随着经济的高速发展,人们的生活越来越丰富,对公共建筑的需求越来越高。大型体育馆、展览馆、歌剧院、火车站、飞机航站楼和停机库等大跨度空间结构也得到迅速发展,对结构的抗震和抗风性能要求也越来越高。由于大跨空间结构自振频率密集,振型复杂。而且结构跨度大,应考虑地震动的空间效应进行多点输入。本文从行波效应入手研究大跨网架的抗震性能。本文首先对几种多点输入的方法进行公式推导和对比,确定选择大质量法作为多点地震激励的输入方法。然后用ANSYS软件对某大学体育馆进行整体建模,并分别按照单点单向一致激励、多点单向行波激励、单点三向一致激励和多点三向行波激励进行时程分析。结果表明三向行波激励要比单向激励对结构的影响要大,而且受行波效应的影响也更加严重。沿结构主轴X方向传播的三向地震激励最为不利。行波效应对框架结构的位移影响不大,但对柱脚弯矩和网架弦杆轴力的影响比较大。当视波速大于500m/s时,行波效应对位移和弯矩的影响基本是有利的。但当视波速小于500m/s时,部分柱脚弯矩和弦杆轴力的行波效应影响系数会达到5~8倍,十分不利。再针对该网架结构设计了四种粘弹性阻尼器方案对结构进行减震控制。结果表明设置液体粘弹性阻尼器支撑和用筒式粘弹性阻尼杆替换部分弦杆的方法可以有效控制结构的位移和弦杆轴力,并减小行波效应的影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 我国大跨空间结构的发展
• 1.3 大跨度空间结构地震反应分析方法研究现状
• 1.3.1 反应谱法
• 1.3.2 时程分析法
• 1.3.3 随机振动分析法
• 1.4 地震动的空间效应
• 1.5 本文主要研究内容
• 2 地震动对大跨结构的影响
• 2.1 地震动的特性
• 2.2 地震动的空间变异性
• 2.2.1 行波效应
• 2.2.2 部分相干效应
• 2.2.3 局部场地效应
• 2.2.4 空间效应对结构的影响
• 2.3 行波效应研究现状
• 2.4 本章小结
• 3 多点地震输入下的时程分析方法
• 3.1 直接输入位移法
• 3.2 大刚度法
• 3.3 相对运动法
• 3.4 大质量法
• 3.5 大质量法的应用
• 3.5.1 大质量法的应用步骤
• 3.5.2 大质量块的取值
• 3.6 本章小结
• 4 体育馆网架屋盖的行波效应分析
• 4.1 计算模型
• 4.1.1 体育馆概况
• 4.1.2 ANSYS 建模
• 4.2 网架结构动力特性分析
• 4.3 场地类型和地震波选取
• 4.4 结构大质量的选取
• 4.4.1 构造新的地震波
• 4.4.2 确定大质量
• 4.5 单向地震激励
• 4.5.1 地震波沿X 方向传播
• 4.5.2 地震波沿Z 方向传播
• 4.6 三向地震激励
• 4.6.1 地震波沿X 方向传播
• 4.6.2 地震波沿Z 方向传播
• 4.7 本章小结
• 5 行波作用下网架的减震控制
• 5.1 研究现状
• 5.2 粘弹性阻尼器的工作性能与类型
• 5.2.1 粘弹性材料的耗能原理
• 5.2.2 粘弹性阻尼器的工作原理
• 5.3 粘弹性阻尼器的类型与特点
• 5.3.1 普通粘弹性阻尼器
• 5.3.2 条板式粘弹性阻尼器
• 5.3.3 液体粘弹性阻尼器
• 5.3.4 筒式粘弹性阻尼器
• 5.4 粘弹性阻尼器布置方式
• 5.4.1 粘弹性阻尼器的布置原则
• 5.4.2 布置方案
• 5.4.3 各方案阻尼器参数设置
• 5.5 分析结果
• 5.5.1 一致激励
• 5.5.2 行波激励
• 5.6 本章小结
• 6 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文