地基—支承体系—网壳屋盖共同作用下网壳结构的地震响应分析

发布时间：2017-05-06 21:06

  本文关键词：地基—支承体系—网壳屋盖共同作用下网壳结构的地震响应分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：空间结构的快速发展使各种各样新型的结构形式不断涌现,同时推动着其相关理论也在相应的不断完善中。但相对于其他结构(框架结构、桥梁等),就考虑地基土与结构的共同作用这个方面来说,空间结构的相关研究还是比较匮乏的。尤其是近些年,地震灾害频发,已带来不少生命与财产的损失,而空间结构作为人们进行公共活动的主要场所,在地震发生时,确保结构的安全性是极其重要的。网壳结构作为空间结构中发展快、应用广的形式之一,其相关理论已取得了不小的成果,但是以往对其进行的分析大多数未考虑地基的影响,或将地基以简化模型代替。本文以凯威特(K8)型单层球面网壳为研究对象,从而进行考虑地基土与上部结构共同作用下网壳结构的研究工作。本文采用ANSYS有限元软件建立凯威特型单层球面网壳结构的有限元模型,分别建立不考虑土—结构共同作用下的模型(支承体系—网壳屋盖模型)以及考虑共同作用下的整体模型(地基—支承体系—网壳屋盖模型),利用分块兰索斯法进行模态分析,得到结构的基本自振特性,提取结构前30阶自振频率及振型并进行对比;然后根据相关推荐选取EL—Centro波及Taft波作为结构输入地震动,按照抗震设防8度区多遇地震下加速度峰值对其进行调整后,采用三向输入,利用时程分析法获得结构体系在不同地震波作用下的响应结果,选取具有代表性的杆件及节点,分别对杆件轴力及节点位移进行分析。对比两种模型下结构自振特性及结构地震响应结果,可获得以下几点结论:(1)两种模型中结构自振频率均比较密集,且都在第三阶发生突变,但是在考虑地基基础与结构的共同作用后,结构的自振频率整体减小;同时通过振型图可以看出,两种模型中网壳结构的高阶振型有较大的差异,而考虑共同作用后网壳结构的竖向振型提前。(2)考虑地基土与网壳结构的共同作用后,网壳结构节点水平X、Y向位移增大,而节点竖向(Z向)位移减小,且土—结构的共同作用对肋杆上节点位移影响最小。(3)相比于网壳屋盖—支承体系模型,地基—支承体系—网壳屋盖整体计算模型中的杆件轴力有不同程度的增大或减小,所选杆件的轴力峰值以减小的居多。考虑地基—支承体系—网壳屋盖的相互作用对网壳结构肋杆轴力的影响最小,轴力峰值波动范围在20%以内。(4)在EL—Centro波及Taft波的作用下,结构体系的地震响存在一定的差异,虽然杆件轴力峰值的差距不是很显著,但是从杆件轴力时程曲线可以看出,相同时间点下的轴力值相差较大。
【关键词】：网壳结构 土—结构共同作用 自振特性 地震响应
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU399;TU311.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 概述10-12
• 1.2 空间结构协同工作研究现状12-14
• 1.2.1 上部屋盖与支承结构共同受力的研究12-13
• 1.2.2 地基—支承体系—上部结构协同工作研究现状13-14
• 1.3 本文研究内容14-16
• 2 地基—支承体系—结构共同作用的理论分析16-30
• 2.1 共同作用分析方法16-20
• 2.1.1 模型实验法16
• 2.1.2 原型测试法16-17
• 2.1.3 理论分析法17-20
• 2.2 共同作用下结构体系的运动方程20-24
• 2.2.1 质量矩阵21-22
• 2.2.2 阻尼矩阵22-23
• 2.2.3 刚度矩阵23-24
• 2.3 空间结构地震响应分析方法24-25
• 2.3.1 反应谱法24
• 2.3.2 随机激励法24-25
• 2.3.3 时程分析法25
• 2.4 地震波的选取25-29
• 2.4.1 合理选择地震波的重要性25-26
• 2.4.2 地震波的选取26-27
• 2.4.3 地震波的调整27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 网壳结构计算模型的建立30-37
• 3.1 ANSYS软件简介30
• 3.2 网壳屋盖—支承体系协同工作模型30-31
• 3.2.1 模型参数30-31
• 3.2.2 建模方法31
• 3.3 地基—支承体系—网壳屋盖整体模型31-36
• 3.3.1 地质条件31-32
• 3.3.2 人工边界的模拟32-34
• 3.3.3 土体范围的截取34
• 3.3.4 模型参数及建模方法34-36
• 3.4 本章小结36-37
• 4 网壳屋盖—支承体系协同工作模型自振特性及地震响应分析37-48
• 4.1 网壳屋盖—支承体系协同工作模型自振特性分析37-39
• 4.1.1 自振频率37-38
• 4.1.2 振型分析38-39
• 4.2 网壳屋盖—支承体系协同工作模型地震响应分析39-47
• 4.2.1 阻尼的确定40
• 4.2.2 位移分析40-44
• 4.2.3 轴力分析44-47
• 4.3 本章小结47-48
• 5 地基—支承体系—网壳屋盖模型自振特性及地震响应分析48-62
• 5.1 地基—支承体系—网壳屋盖模型自振特性分析48-50
• 5.1.1 地基—支承体系—网壳屋盖模型自振频率48-49
• 5.1.2 地基—支承体系—网壳屋盖模型振型49-50
• 5.2 地基—支承体系—网壳屋盖模型地震响应分析50-55
• 5.2.1 位移分析50-53
• 5.2.2 轴力分析53-55
• 5.3 两种模型下网壳结构动力特性及抗震性能对比55-61
• 5.3.1 自振特性55-56
• 5.3.2 节点位移56-58
• 5.3.3 杆件轴力58-61
• 5.4 本章小结61-62
• 6 结论与展望62-64
• 6.1 结论62-63
• 6.2 展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 攻读学位期间的研究成果69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈经纬;施刚;陈宏;;大跨空间桁架与混凝土支承结构体系协同工作分析[J];四川建筑科学研究;2016年01期

2 李雄彦;王国鑫;薛素铎;刘毅;叶继红;;土-结构相互作用下弦支穹顶结构动力性能分析[J];工业建筑;2015年08期

3 刘毅;薛素铎;李雄彦;王国鑫;;土-结构动力相互作用下网架结构简化分析方法研究[J];振动与冲击;2015年11期

4 孙梦涵;范峰;支旭东;孔德文;;考虑下部柱支承四角锥网架结构动力响应分析[J];土木工程学报;2014年12期

5 薛素铎;刘毅;李雄彦;王国鑫;;大跨空间结构协同工作问题研究现状及展望[J];工业建筑;2015年01期

6 薛素铎;刘毅;李雄彦;;土-结构动力相互作用研究若干问题综述[J];世界地震工程;2013年02期

7 徐鹏举;唐亮;凌贤长;高霞;苏雷;辛全明;张勇强;;液化场地桩-土-桥梁结构地震相互作用简化分析方法[J];吉林大学学报(地球科学版);2010年05期

8 董石麟;;中国空间结构的发展与展望[J];建筑结构学报;2010年06期

9 薛素铎;孙艳坤;李雄彦;栾小兵;;考虑土-基础-结构相互作用的网架结构地震响应分析[J];建筑结构学报;2010年S2期

10 贺广零;周勇;李杰;;风力发电高塔系统地震动力响应分析[J];工程力学;2009年07期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 白宏思;基于地基—支承体系—网架结构共同作用网架结构动力性能分析[D];新疆大学;2014年

2 李娜;单层网壳结构与下部支承结构间的动力相互作用[D];东北大学;2008年

  本文关键词：地基—支承体系—网壳屋盖共同作用下网壳结构的地震响应分析，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：349122