球面巨型网格结构的动力特性及地震响应研究

论文摘要

球面巨型网格结构是一种新型空间结构形式,具有节约钢材、造型美观、受力合理、适合向超大跨度发展等诸多优点,必将会应用于工程实践中。但是国内外对这种结构形式的研究相对很少。本文在分析了肋环型球面巨型网格结构形体的基础上,对该种结构的抗震性能做了进一步的研究。分析了肋环型球面巨型网格主体结构的具体构成形式、几何拓扑关系,总结了相应的形体控制参数;对子结构的形式及其与主体结构的连接进行了分析;并简单介绍了球面巨型网格结构的建模方法。研究了球面巨型网格结构的基本自振特性,就球面巨型网格结构的主要参数变化进行分析研究,从矢跨比、结构跨度、结构约束、立体桁架梁高度、荷载大小、杆件截面等几方面讨论了不同参数变化对结构自振频率的影响。采用时程分析法研究球面巨型网格结构在罕遇地震作用下,结构各部分杆件内力和关键节点位移随时间变化曲线的规律;并分析比较了结构在水平向、竖向及三维地震作用下结构的动力响应及位移变化情况,为该种结构的抗震设计提供依据。最后对上述研究内容及成果做了简单总结,并展望了进一步研究的方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 空间网格结构的发展及应用
• 1.2 球面巨型网格结构的提出、特点及研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 球面巨型网格结构的形体分析
• 2.1 主体结构拓扑关系
• 2.2 子结构形式
• 2.3 主体结构的支承方式
• 2.4 小结
• 第3章 球面巨型网格结构的动力特性分析
• 3.1 子空间迭代法
• 3.2 自振特性分析
• 3.3 参数分析
• 3.3.1 结构跨度
• 3.3.2 立体桁架梁高度
• 3.3.3 荷载大小
• 3.3.4 杆件截面
• 3.3.5 矢跨比
• 3.3.6 支座约束
• 3.4 小结
• 第4章 球面巨型网格结构的反应谱抗震分析
• 4.1 反应谱法概述
• 4.2 反应谱基本理论
• 4.2.1 振型分解法
• ji的计算'>4.2.2 最大地震作用F_ji的计算
• 4.2.3 地震作用效应计算
• 4.3 球面巨型网格结构的反应谱分析
• 4.4 小结
• 第5章 球面巨型网格结构地震响应的时程分析
• 5.1 概述
• 5.2 地震响应时程分析法
• 5.2.1 时程分析法的基本理论
• 5.2.2 Newmark法
• 5.3 地震波的选取与调整
• 5.3.1 地震波的峰值调整
• 5.3.2 地震动频谱特性
• 5.3.3 地震动持续时间
• 5.4 瑞雷阻尼矩阵
• 5.5 球面巨型网格结构的动力响应分析
• 5.5.1 基本假定
• 5.5.2 水平地震作用下的结构反应
• 5.5.3 竖向地震作用下的结构反应
• 5.5.4 三维地震作用下的结构反应
• 5.5.5 水平、竖向、三维地震作用下结构响应综合分析比较
• 5.6 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文的主要研究成果
• 6.2 进一步工作的展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所发表的学术论文