地震多点激励下大跨双层穹顶网壳结构动力分析

摘要

随着复杂空间建筑科学技术和建筑材料的发展,近年来穹顶网壳结构在国内外体育馆、火车站、航站楼、歌剧院、会展中心和亭阁教堂等公共建筑中应用越来越广泛,对其进行抗震要求也越来越高。双层穹顶网壳结构刚度大,跨度大,考虑地震动的时变特性和空间变化特性对其的不利影响至关重要。
　　本文在已有成果的基础上,根据虚拟激励法多点随机振动理论,采用傅里叶变换和逆变换方法人工模拟随机地震波。以呼和浩特火车东站站房结构和其中央屋盖双层穹顶网壳子结构为研究对象,通过数值模拟,对大跨双层穹顶网壳结构自振特性和多点激励随机响应进行了研究,并总结了响应变化规律。本文主要研究工作:
　　(1)基于虚拟激励法分析了地震动多点激励下大跨网壳结构平稳随机响应、非平稳随机响应和对最大值进行估计。
　　(2)根据工程背景和条件参数,引入符合高斯分布的随机相位谱,采用傅里叶变换和逆变换方法,研究了基于MATLAB平台的人工地震波程序。
　　(3)基于ANSYS和MIDAS.Gen有限元软件对呼和浩特火车东站中央屋盖双层穹顶网壳子结构和站房整体结构进行了数值模拟分析,研究了双层穹顶网壳子结构和站房结构的自振特性规律。
　　(4)综合比较地震水平、竖向和三维多点激励下结构数值模拟结果,研究了大跨双层穹顶网壳结构径向弦杆、腹杆内力响应,环向弦杆、腹杆内力响应,支撑柱顶位移、柱底剪力和弯矩响应的变化规律。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 国内外大跨穹顶网壳结构的发展

1.3 国内外结构地震反应分析方法研究现状

1.4 本文选题的背景和主要研究工作

2 多点激励下大跨网壳结构随机响应分析

2.1 随机过程

2.2 多点激励下随机地震反应分析方法

2.3 地震动多点激励下线弹性随机反应分析

3 多点随机地震波模拟研究

3.1 功率谱模型

3.2 多点随机地震动模拟方法

3.3 大跨度空间结构地震反应主要参数研究

3.4 本文选用的模型参数

3.5人工合成多点随机地震波

4 双层穹顶网壳结构动力特性和多点激励研究

4.1 本文工程实例

4.2 局部双层穹顶网壳结构动力特性研究

4.3 站房主体结构动力特性研究

4.4 多点地震激励分析原理

4.5 多点激励在有限元软件中的实现

5 大跨双层穹顶网壳结构响应分析

5.1 本章研究对象的选取

5.2 地震动水平激励响应分析

5.3 地震动竖向激励响应分析

5.4 地震动多维与一维激励比较分析

6 结论和展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

硕士研究生期间发表论文