点支式玻璃幕墙单层索网抗震性能及其计算方法研究

论文摘要

预应力平面单层索网与玻璃面板的完美结合造就了新兴的单层索网点支式玻璃幕墙,其拥有独立的结构支承体系,因而需要进行抗震设计。目前关于此方面的研究还较薄弱,现行玻璃幕墙工程技术规范中的相关规定也不尽完善,因此,深入开展相关抗震研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文结合实际工程,通过有限元数值模拟和适当的理论分析,完成了单独单层索网和索网与主体结构整体模型的地震反应分析,并提出了实用抗震计算的新思路。论文主要工作分为如下几个方面:(1)点支式玻璃幕墙单层索网的地震反应分析方法比较研究:结合实际工程,通过对其进行地震反应计算的比较,初步选定适用于此类结构的分析方法,并对直接地震作用下单层索网地震反应进行了初步探讨。(2)几何非线性的量化和其对索网地震反应的影响:通过对单层索网振动方程中刚度组成分析,提出了几何非线性程度的定量指标,并分析了不同因素所致的几何非线性对地震反应的影响。(3)主体结构对点支式玻璃幕墙单层索网地震反应的影响:通过索网幕墙与主体结构的整体建模,分析了主体结构对索网幕墙地震反应的影响,指出了索网幕墙的地震输入存在直接地震作用和主体结构的附加地震作用,即二次输入;并分析了二者振动特性和相对位置关系对相互作用的影响,最后提出了用多点激励联合输入法来考虑二次输入影响。(4)点支式玻璃幕墙单层索网平面内的抗震性能研究:分别对点支式玻璃幕墙单层平面索网水平和竖向地震作用进行了计算,表明索网平面内地震反应较小,但索网幕墙需具备适应主体结构层间变形的能力。(5)实用抗震计算方法的新思路:基于单层索网的等效非线性单自由度体系简化,构造了相应的单质点模型来分析几何非线性结构的地震反应特性,指出非线性反应谱可由几何非线性因子和线性自振周期双参数控制,并考虑非线性和主体结构的影响,提出了实用抗震计算方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 点支式玻璃幕墙的发展背景与震害分析
• 1.1.1 点支式玻璃技术特点与工程应用
• 1.1.2 柔性支承结构体系
• 1.1.3 玻璃建筑震害分析
• 1.2 点支式玻璃幕墙单层索网结构体系的相关研究
• 1.2.1 点支式玻璃幕墙单层索网结构体系
• 1.2.2 单层索网体系设计分析基本特点
• 1.2.3 点支式玻璃幕墙单层索网研究现状
• 1.2.4 现行技术规范及相关抗震规定
• 1.3 研究中尚需解决的问题
• 1.4 本课题研究的主要工作
• 第2章 单层索网支承结构体系的地震反应分析
• 2.1 单层索网体系地震反应分析相关理论
• 2.1.1 基本假设
• 2.1.2 有限元分析方法
• 2.2 单层索网体系的地震反应分析方法
• 2.2.1 工程算例
• 2.2.2 地震反应三种方法计算比较
• 2.3 点支式幕墙单层索网动力反应的几何非线性
• 2.3.1 几何非线性因子
• 2.3.2 几何非线性影响因素参数分析
• 2.3.3 实际工程几何非线性量化
• 2.3.4 几何非线性对动力反应的影响
• 2.4 本章小结
• 第3章 主体结构对点支式幕墙索网地震反应的影响
• 3.1 动力特性对二者相互作用影响分析
• 3.1.1 幕墙与主体结构协同工作机理
• 3.1.2 耦合模型及其自振特性
• 3.1.3 主体结构特性变化的影响
• 3.1.4 索网结构特性变化的影响
• 3.2 索网幕墙相对位置对相互作用的影响
• 3.2.1 主体结构高度变化的影响
• 3.2.2 竖向布置位置变化的影响
• 3.3 考虑主体结构影响的多点激励地震反应分析方法
• 3.3.1 多点激励时程分析方法
• 3.3.2 多点激励参数分析
• 3.3.3 阻尼比对索网幕墙地震反应影响
• 3.3.4 多点激励法求主体结构影响系数
• 3.4 本章小结
• 第4章 点支式幕墙单层索网体系平面内抗震性能分析
• 4.1 平面内动力特性
• 4.1.1 计算模型介绍
• 4.1.2 模态分析
• 4.2 侧向地震作用分析
• 4.2.1 单独索网分析
• 4.2.2 主体结构的影响
• 4.2.3 规范等效静力法
• 4.2.4 侧向地震作用效应简化计算
• 4.3 竖向地震作用分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 点支式玻璃幕墙单层索网实用抗震计算方法
• 5.1 单层索网等效非线性单自由度体系地震反应
• 5.1.1 SDOF 数学模型
• 5.1.2 SDOF 物理模型
• 5.1.3 单质点模型地震反应
• 5.2 实用抗震计算方法
• 5.2.1 研究思路
• 5.2.2 改进等效静力法
• 5.2.3 主体结构附加作用
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论和建议
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步研究的建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果