考虑上下部结构协同工作的网格结构多维地震响应分析

摘要

网格结构是应用最为广泛的一种空间结构形式。目前，网格结构抗震设计中存在以下三种普遍做法。其一，不考虑上下部结构协同工作，或者通过静力等效的弹簧支座来考虑下部结构。其二，通常仅将单维地震效应计入工况组合，即将竖向地震、两向水平地震单独考虑。其三，即便是考虑多维地震作用，也通常仅按现行抗震规范(GB50011-2001、JGJ-91、JGJ61-2003)的组合公式来计算。本文针对以上三种做法，以矩形平面网架、双层球面网壳为研究对象，对网格结构多维地震响应特点、分析和设计方法进行了探讨和研究。 本文首先根据虚拟激励法的基本原理，编制了网格结构多维地震响应分析程序。利用该程序对考虑下部结构协同工作的两类网格结构进行了多维地震响应分析，比较单维地震与多维地震响应的差别，总结了地震动各分量对总地震响应的贡献规律。本文进一步对是否考虑上下部结构协同工作的网格结构进行比较，分析二者的地震响应差异，考察了下部结构参数的变化对网格结构多维地震响应的影响。此外，本文还就对网格结构的多维地震效应组合公式进行了讨论。 本文的主要研究结论为：1.计算网格结构地震效应，应当考虑上下部结构协同工作，按整体模型进行计算；2.网格结构在多维地震作用下的响应，是地震各分量共同作用的结果。抗震分析应当充分考虑地震动各分量的贡献，仅计算竖向地震或水平地震将会造成不可忽视的误差。3.多维地震效应组合时，不应当对某一方向的地震响应进行折减，各向地震的响应应同等对待。采用SRSS公式无论是位移还是内力，均能满足工程设计要求。

目录

文摘

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致谢

第一章绪论

1.1引言

1.2多维地震效应的分析方法

1.2.1多维地震分析的反应谱法

1.2.2多维地震分析的时程分析法

1.2.3多维地震分析的随机振动法

1.2.4三种分析方法的比较

1.3网格结构多维地震研究现状

1.4本文的主要工作

第二章虚拟激励法和多维地震动输入

2.1虚拟激励法的基本原理

2.1.1随机振动的基本理论

2.1.2单维地震作用的传统CQC法计算

2.1.3虚拟激励法的基本原理

2.1.4多维地震虚拟激励法位移计算公式

2.1.5多维地震虚拟激励法内力计算公式推导

2.2多维地震动输入

2.2.1单维地震功率谱模型

2.2.2多维地震功率谱矩阵

2.3多维地震响应计算程序编制

2.3.1程序的主要参数取法

2.3.2程序的结构图和功能

2.4算例分析和程序检验

2.5本章小结

第三章考虑上下部结构协同工作的网架多维地震响应分析

3.1引言

3.2网架结构单维和多维地震内力响应

3.2.1多维地震内力

3.2.2单维地震内力

3.2.3单维和多维地震内力比较

3.3网架结构单维和多维地震位移响应

3.4不考虑上下部结构协同工作的网架结构内力响应

3.4.1单维地震响应的对比

3.5下部结构参数变化对多维地震内力分布的影响

3.6本章小结

第四章考虑上下部结构协同工作的球面网壳多维地震响应分析

4.1引言

4.2单维和多维地震内力响应

4.3单维和多维地震位移响应

4.4不考虑上下部结构协同工作的网壳结构响应

4.4.1单维地震内力响应比较

4.4.2多维地震内力响应比较

4.5下部结构参数变化对多维地震内力分布的影响

4.6本章小结

第五章关于网格结构的多维地震效应组合公式的讨论

5.1引言

5.2网架结构

5.2.1两种多维反应谱组合方式的比较

5.2.2网架结构节点位移

5.2.3网架结构杆件内力

5.3网壳结构

5.3.1网壳结构节点位移

5.3.2网壳结构杆件内力

5.4对SRSS公式的进一步讨论

5.5本章小结

第六章结论与展望

6.1本文的主要结论

6.2对后续工作的建议

参考文献

个人简历