网架结构基于位移的抗震设计方法

论文摘要

随着经济的发展和科学技术的不断进步,大跨度网架结构在建筑中的运用日益广泛。网架结构是杆件按照一定的规律布置,通过节点连接而成的网格状空间杆系结构。它可实现的跨度大,具有刚度大、稳定性好、安全可靠、抗震性能好、适应性强等优点,便于工业化、定型化。网架结构属于多次超静定结构,其空间受力性能、整体性和稳定性分析困难较大。1976年唐山地震之后,人们开始较多考虑采用网架结构作为一些工业厂房与公用建筑的屋盖。那么如何进行网架结构的抗震设计就成为人们所关心的重要问题。基于性能的结构抗震设计理论是二十世纪九十年代土木工程学界出现的一种全新的抗震设计理念,引起广大学者的极大兴趣并展开了多方面的研究,直接基于位移的抗震设计方法是基于性能设计方法中的一种。方便、合理地选择设计性能目标,是基于位移抗震设计的一个优点。由于位移(或变形)比强度(或承载力)更能体现结构在地震作用下的性能,因而直接以位移控制结构设计的抗震设计方法比现行基于强度的抗震设计方法更加简单,从概念上来讲也更加清晰,更有利于实现基于性能的抗震设计理念。现行抗震规范进行结构抗震设计时,第一步先按照基于强度的方法进行结构设计,然后第二步对设计的结构进行变形验算。而直接基于位移的抗震设计方法一开始就以结构位移为控制参数进行结构设计,从而能较好地把握结构在地震下的行为。本文回顾了结构抗震设计理论的发展过程,介绍了抗震发展的各个阶段:静力理论阶段、反应谱理论阶段、动力理论阶段以及现在广受关注的基于性能的理论阶段(PBSD);对直接基于位移的抗震设计思想以及具体设计步骤进行了详细的阐述。提出了用网架结构的最大位移和网架杆件的破损程度为双控指标,来实现网架结构的抗震性能目标,并应用此方法对一网架结构进行了直接基于位移的抗震设计。通过工程实例证明,用网架结构的最大位移和网架杆件的破损程度做为双控指标,对异型网架结构进行基于位移的抗震性能设计是确实可行的一种办法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题意义
• 1.2 国内外研究现状及发展动态
• 1.3 直接基于位移的抗震设计基本概念
• 1.3.1 设计性能目标
• 1.3.2 性能水平
• 1.3.3 地震强度和地震动输入
• 1.4 基于位移抗震设计的基本方法
• 1.4.1 控制延性的方法
• 1.4.2 能力谱法
• 1.4.3 直接基于位移的方法
• 1.4.4 三种方法比较
• 1.5 研究中存在的主要问题
• 1.6 本课题研究的主要内容
• 第2章 网架结构的抗震设计基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 网架结构在一致性地震作用下内力的计算
• 2.2.1 网架在水平地震作用下的内力
• 2.2.2 网架在竖向地震作用下的内力
• 2.3 网架结构在多点地震输入下的响应分析基础理论
• 2.3.1 空间相关多点地震合成方法
• 2.3.2 多点输入运动方程的建立
• 2.3.3 运动方程的求解
• 2.4 计算实例
• 2.4.1 有限元模型的建立
• 2.4.2 静力计算
• 2.4.3 结构反应谱计算
• 2.5 本章小结
• 第3章 网架结构基于位移的抗震设计方法
• 3.1 网架结构基于位移的抗震设计的思路
• 3.2 网架的抗震性能目标
• 3.2.1 网架的抗震性能目标与破损程度
• 3.2.2 网架抗震性能目标的量化
• 3.2.3 网架抗震性能目标的设计参数
• 3.3 网架结构基于位移的抗震设计步骤
• 3.3.1 初步设计
• 3.3.2 弹塑性分析
• 3.3.3 结构抗震性能评价
• 3.4 本章小结
• 第4章 网架直接基于位移的抗震设计实例分析
• 4.1 引言
• 4.2 工程概况
• 4.3 游泳馆非线性反应分析模型
• 4.3.1 整体结构模型
• 4.3.2 结构的自振周期与振型
• 4.3.3 地震波的选取
• 4.3.4 非线性动力时程分析
• 4.4 游泳馆安全评估
• 4.4.1 最大位移与结构整体抗震性能评价
• 4.4.2 结构构件抗震性能评价
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 进一步的研究建议
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历