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空间网壳结构动力稳定性研究

发布时间:2018-12-10 22:58
【摘要】:一直以来,空间网壳结构都是备受人们关注的一种结构形式,它能适应任何奇特的建筑造型所需,可以充分利用材料特性,同时,空间网壳结构具备重量较轻、受力合理、形式新颖活泼、价格低且可凸显人类创造力等优点。既造型美观又布置灵活的大跨空间网壳结构可以满足大空间的所有要求,已经越来越多的应用于社会生活以及工业生产中,但是由于大跨空间结构的杆件长细通常比一般的大,而且其跨度尺寸远大于其厚度,所以是缺陷敏感性结构,很容易在动力荷载的作用下发生振动,同时造成动力失稳事故。本文围绕大跨空问网壳结构对其进行动力稳定性能分析,通过将随机地震波拟合成为可以进行定量分析的三角函数形式,统一了网壳结构振动和稳定的有限元模型,分析了网壳结构动力失稳的机理;针对实际工程项目,在考虑地震动空间相干性模型的同时,由随机振动理论和时程分析方法各自的优点,得到一系列由功率谱函数和相干性函数生成的大跨空间结构多点输入时程曲线,适合于对大跨空间结构进行分析应用。以下是本文所主要进行的研究工作:(1)通过信号处理的方法,定量分析了地震这一随机过程,数学函数形式也通过随机地震波拟合而成,建立了有限元分析模型,它同时可以反映空间结构稳定和振动,同时从结构性能层面在动力作用下出发,定量的研究空间结构动力稳定的特性,并给出空间网壳结构动力失稳区间,还分析了引起结构动力失稳的一般规律和主要因素。(2)地震动空间的相干性影响的分析是大跨空间结构在抗震设计时,以实际的工程结构作为背景,综合时程分析和随机振动理论的优点,根据具有统计意义的地震动功率谱模型,结合地震动相干性模型,给出了适合于时程分析并充分考虑地震动空间效应的时程曲线,同时对不同的结构形式进行了分析,总结出这类结构动力失稳的主要规律。
[Abstract]:The space latticed shell structure is a kind of structure which has attracted much attention all the time. It can meet the needs of any peculiar architectural modeling and make full use of the characteristics of materials. At the same time, the space latticed shell structure is light in weight and reasonable in force. The form is new and lively, the price is low and can highlight the human creativity and other advantages. The long span space reticulated shell structure, which is beautiful in shape and flexible in arrangement, can meet all the requirements of large space. It has been used more and more in social life and industrial production, but because the length and fineness of long span space structure is usually larger than that of normal space structure, Moreover, the span size is much larger than its thickness, so it is a defect-sensitive structure, which is easy to vibrate under dynamic load and cause dynamic instability accident. In this paper, the dynamic stability of latticed shell structure is analyzed around large span space. By fitting random seismic wave into a trigonometric function which can be quantitatively analyzed, the finite element model of vibration and stability of latticed shell structure is unified. The mechanism of dynamic instability of latticed shell structures is analyzed. Considering the spatial coherence model of ground motion, the advantages of random vibration theory and time history analysis method are considered. A series of multi-point input time-history curves generated by power spectral function and coherence function are obtained, which are suitable for the analysis and application of long-span space structures. The following is the main research work in this paper: (1) through signal processing, the random process of earthquake is quantitatively analyzed, and the mathematical function is fitted by random seismic wave, and the finite element analysis model is established. It can also reflect the stability and vibration of space structures. At the same time, the dynamic stability characteristics of space structures are quantitatively studied from the structural performance level under the dynamic action, and the dynamic instability interval of space latticed shell structures is given. The general law and main factors that cause structural dynamic instability are also analyzed. (2) the effect of spatial coherence of ground motion on seismic design of long-span space structures is based on the actual engineering structures. Combining the advantages of time history analysis and random vibration theory, according to the statistical power spectrum model of ground motion and the coherence model of ground motion, the time-history curve suitable for time history analysis and fully considering the spatial effect of ground motion is given. At the same time, different structural forms are analyzed, and the main laws of dynamic instability of this kind of structures are summarized.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TU399

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本文编号:2371368

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