单元拼装式自平衡预应力网壳结构的抗震性能研究

摘要

网壳作为空间网格结构的一种，兼有杆系结构和薄壳结构的固有特性，凭借其跨度大、受力合理、结构轻盈且富于多种建筑造型等优点，成为未来具有广泛发展前景的空间结构型式。这种空间结构往往是人群聚集或配置重要设施的大型公共场所，一旦发生破坏倒塌，将造成重大人员伤亡和财产损失、后果非常严重。我国作为一个地震多发国，公共建筑的大跨空间结构的抗震问题，就显得比一般建筑物更为关键和重要。
　　本文以100m跨的凯威特型网壳为结构原型，采用有限元数值分析的方法对其抗震性能开展了相关的研究工作。
　　首先对网壳结构模型的静力力学性能进行了分析，分析工作包括网壳结构设计的优化;各工程工况下变形和杆件内力的分析;结构稳定的分析等。
　　在结构静力分析的基础上，运用结构动力分析的基本理论和计算方法对结构的自振特性进行了研究。综合结构模型的计算结果和结构的振形特征，给出了结构的各阶固有频率，讨论了预应力、杆件截面、等效质量等工程条件的改变对结构自振特性的影响。
　　在初始位形和初始预应力确定的前提下，本文基于结构预应力效应、几何非线性和材料特性的考虑，对网壳结构进行了多遇和罕遇地震作用下的抗震时程分析，比较了不同地震动及不同地震强度作用下结构的位移和内力分布规律，并探讨了结构在强震作用下的破坏机理，研究结果表明本文研究的网壳结构在一般场地的条件下可以抵御八度的地震作用。

目录

摘要

1 绪论

1．1 空间结构概述

1．1．1 空间结构的特点

1．1．2 空间结构的分类

1．1．3 空间结构的组成

1．2 网壳结构的概述

1．2．1 网壳结构的特点

1．2．2 网壳结构的分类及工程应用

1．3 抗震性能研究

1．3．1 网壳结构常用的抗震性能分析方法

1．3．2 国内对网壳结构抗震性能的研究现状

1．3．3 国外对网壳结构抗震性能的研究现状

1．4 本文研究的内容

2 预应力网壳静力工况下的结构分析

2．1 结构模型的建立

2．1．1 结构模型简介

2．1．2 杆件截面尺寸的确定

2．1．3 预应力的施加

2．1．4 约束及荷载的施加

2．2 结构的受力分析

2．2．1 预应力及自重荷载工况下结构受力分析

2．2．2 使用荷载工况下结构受力分析

2．2．3 结构在不同预应力度下的受力分析

2．3 结构厚跨比的比较分析

2．4 本章小结

3 自平衡预应力网壳结构的自振特性分析

3．1 概述

3．2 自振特性的基本原理

3．3 结构的自振特性分析

3．4 不同参数对自振频率的影响

3．4．1 预应力的影响

3．4．2 杆件截面的影响

3．4．3 等效质量的影响

3．5 本章小结

4 地震作用下网壳结构的时程分析

4．1 分析过程基本原理简介

4．2 地震波的选取与调整

4．2．1 地震波的选取

4．2．2 地震波的调整

4．3 多遇地震下的时程分析

4．3．1 网壳结构多遇地震时程分析步骤

4．3．2 网壳结构多遇地震时程分析结果

4．4 罕遇地震下的时程分析

4．4．1 网壳结构罕遇地震时程分析步骤

4．4．2 网壳结构罕遇地震时程分析结果

4．5 本章小结

结论和展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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