多维多点激励下大跨度弦支穹顶结构的地震响应分析及温度变化对结构影响的研究

发布时间：2017-11-02 21:31

  本文关键词：多维多点激励下大跨度弦支穹顶结构的地震响应分析及温度变化对结构影响的研究

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【摘要】：弦支穹顶结构是一种基于张弦整体体系而产生的新型预应力钢结构,它具备单层球面网壳结构和张弦结构的优点。大跨度弦支穹顶结构由于其跨越性能良好而广泛应用于工程实践。以往关于弦支穹顶结构的研究多集中在中小跨度的性能分析,或者是集中于受一致激励地震作用下结构的地震响应分析。而随着结构跨度的增大,地震作用时地震动的空间效应也越大,结构在温度变化下的应力和变形影响也越大。本文采用大型有限元分析软件ANSYS对跨度为120m的施威德勒型弦支穹顶结构进行多维多点地震作用输入下的地震响应分析,并系统的研究了温度变化对大跨度施威德勒型弦支穹顶结构的性能影响。具体研究内容和结论如下:1.选取EI-Centro和Taft地震波对弦支穹顶结构进行多维一致激励和多维多点激励的地震响应分析,对比分析计算结果可知:(1)大跨度空间结构分析时必须考虑采用多维多点激励的方式加载地震作用;(2)改变行波效应视波速大小对弦支穹顶结构的地震响应影响不大;(3)水平方向地震激励是影响结构多维多点激励作用下极限稳定承载力的重要因素。2.分析计算了结构在相同地震波作用下,采取不同激励方式的地震响应,对比分析计算结果可知:(1)相对于一致激励,多点激励考虑地震波的行波效应,使得结构上层网壳的杆件应力值增大,分布也更加不均匀。(2)在多点激励下弦支穹顶结构支座附近范围内的杆件和预应力拉索的内力大于一致激励下的内力,这是因为对于弦支穹顶这种刚度很大的大空间结构,下部支座间的错动对支座附近的杆件和预应力拉索会产生较大的影响。3.考虑了温度效应对大跨度弦支穹顶结构的性能影响分析,对比分析计算结果可知:(1)对于大跨度弦支穹顶结构上层网壳的节点位移受负温差影响比较明显,上部单层球面网壳的杆件最大等效应力受正温差影响较为显著;(2)结构最外圈的预应力拉索对温度变化敏感程度最高,并且敏感程度随着预应力拉索的位置由外向里慢慢变小。(3)结构的非线性屈曲分析可以得出:随着温度的升高,结构的极限稳定承载力逐渐下降。本文温度变化研究成果可为温度与地震动响应耦合分析提供基础数据。
【关键词】：多维多点激励 施威德勒型弦支穹顶 行波效应 温度效应
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU399
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 选题背景8
• 1.2 弦支穹顶的组成和分类8-9
• 1.3 弦支穹顶结构的特点9-10
• 1.4 国内外弦支穹顶结构研究现状及工程应用10-13
• 1.4.1 国外弦支穹顶结构研究现状10-11
• 1.4.2 国内弦支穹顶结构研究现状11-12
• 1.4.3 工程应用12-13
• 1.5 本文主要研究内容13-15
• 第2章 弦支穹顶结构有限单元法15-24
• 2.1 弦支穹顶结构的非线性有限单元法15-20
• 2.1.1 空间杆单元刚度矩阵15-17
• 2.1.2 空间梁单元刚度矩阵17-19
• 2.1.3 索单元计算19-20
• 2.2 结构总刚度矩阵20-21
• 2.3 非线性方程组的求解21-22
• 2.4 弦支穹顶结构动力稳定判别分析方法22
• 2.5 弦支穹顶结构的动力失稳判定准则22-23
• 2.6 阻尼23-24
• 第3章 地震作用下大跨度弦支穹顶结构的地震响应分析24-59
• 3.1 弦支穹顶结构多点激励的基本原理24-26
• 3.1.1 多点激励下弦支穹顶结构的平衡方程24-25
• 3.1.2 支座大质量法计算原理25-26
• 3.2 地震波的选择与调整26-31
• 3.2.1 地震波的选择26-28
• 3.2.2 地震动强度指标28-31
• 3.3 计算模型31
• 3.4 EI-Centro地震波对大跨度弦支穹顶结构的影响31-44
• 3.4.1 水平单向地震激励下大跨度弦支穹顶结构的地震响应分析31-35
• 3.4.2 水平双向地震激励下大跨度弦支穹顶结构的地震响应分析35-40
• 3.4.3 三向地震激励下大跨度弦支穹顶结构的地震响应分析40-44
• 3.5 Taft地震波对大跨度弦支穹顶结构的影响44-57
• 3.5.1 水平单向地震激励下大跨度弦支穹顶结构的地震响应分析44-48
• 3.5.2 水平双向地震激励下大跨度弦支穹顶结构的地震响应分析48-52
• 3.5.3 三向地震激励下大跨度弦支穹顶结构的地震响应分析52-57
• 3.6 本章小结57-59
• 第4章 温度变化对大跨度弦支穹顶结构性能影响研究59-78
• 4.1 引言59
• 4.2 温度作用概述59-61
• 4.2.1 温度荷载的分类60
• 4.2.2 温度作用计算理论60-61
• 4.3 温度变化下大跨度弦支穹顶结构的性能分析61-70
• 4.3.1 温度变化对大跨度弦支穹顶结构上层网壳的影响61-63
• 4.3.2 温度变化对预应力拉索的影响63-65
• 4.3.3 温度变化对径向索的影响65-68
• 4.3.4 温度变化对支座反力的影响68-70
• 4.4 温度变化下大跨度弦支穹顶结构的稳定性分析70-75
• 4.4.1 特征值屈曲分析70-73
• 4.4.2 非线性屈曲分析73-75
• 4.5 考虑温度与地震耦合作用对结构的影响75-77
• 4.5.1 温度与地震耦合作用对大跨度弦支穹顶结构的影响75-77
• 4.6 本章小结77-78
• 第5章 结论与展望78-80
• 5.1 结论78-79
• 5.2 展望79-80
• 致谢80-81
• 参考文献81-83

【参考文献】

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本文编号：1133281