大跨刚性开合结构减震控制研究

摘要

开合屋盖体育建筑在使用时不受气候影响，并且综合了体育场及体育馆的功能，从而大大提高了利用率，有着常规场馆无法比拟的优势，所以受到越来越多的青睐。近几年开合屋盖建筑在国际上兴起得很快，仅日本一个国家就建成了十几个大型开合屋盖建筑，但使用中的各种问题也不少：有的打开后不能再闭合，有的闭合后再不能开启，有的屋面材料出现撕裂。甚至其中一些问题反复出现，导致这种状况很重要的一个原因是我们对开合结构所作的研究工作有些滞后了，国际上发表的此类论文只有几十篇，而且大多是工程介绍，针对开合屋盖建筑结构方面所做的深入研究很少，抗震方面的成果更是少。在这种背景下，本文作者对开合屋盖结构动力特性、地震反应及减震控制方案进行了系统的研究，总结出适用于大跨开合结构的减震控制方式，力求为实际工程提出合理建议，对当今大跨开合结构的飞速、健康发展起到有益作用。本文所做的具体工作有： (1)总结了国内外开合结构的发展现状，提出了目前有待进一步研究和解决的问题：大跨开合网格结构减震控制问题。 (2)总结分析目前常用的结构减震控制方法，又根据刚性大跨开合结构自身特点，本文提出了一种被动控制方法：在结构主要受力拱中外加粘弹性阻尼杆件的控制方法。 (3)仿照日本大分穹顶的结构形式建立了20米跨度的算例模型，确定了建模和优化杆件方法。 (4)在20米跨模型中选出一根拱，进行粘弹性阻尼杆件布置方案研究，找到了合理的阻尼杆件布置方法和数量。 (5)进一步构造100米跨模型，在分析动力特性和地震反应的基础上，对其实施外加粘弹性阻尼杆件被动控制方案，经过计算分析，找到了粘弹性阻尼杆件在大跨开合网格结构中的最佳布控方式。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1引言

1.2开合结构的概述及研究现状

1.2.1概述

1.2.2分类

1.2.3研究背景及现状

1.3结构控制概述及研究现状

1.3.1.被动控制

1.3.2主动控制

1.3.3混合控制

1.3.4半主动控制

1.4大跨度空间网格结构控制研究现状及主要问题

1.4.1大跨度网格结构减震控制研究

1.4.2减震控制装置在开合结构实际工程中的应用

1.5本课题的研究内容及意义

第二章网格结构减震控制理论

2.1网格结构的抗震计算方法

2.1.1时程分析法

2.1.2振型分解反应谱法

2.1.3虚拟激励法

2.2粘弹性阻尼器的性能及分析方法

2.2.1粘弹性阻尼器的类型与构造

2.2.2粘弹性阻尼器的计算模型

2.2.3结构中粘弹性阻尼装置的计算模型

2.3本章小节

第三章网格结构模型建立及杆件截面优化

3.1网格结构内力分析方法

3.1.1计算方法分类

3.1.2有限单元法

3.2计算模型简化

3.2.1节点有限元方程

3.2.2模型基本假定

3.2.3建模工具

3.2.4本课题模型结构形式

3.2.5跨度20米模型算例

3.3本章小结

第四章粘弹性阻尼器用于格构式拱减震控制分析

4.1格构式拱在结构中的作用

4.2格构式拱的自振特性

4.3粘弹性阻尼杆件在格构式拱结构中的应用

4.3.1控制方案选取

4.3.2粘弹性阻尼器在拱中减震效果分析

4.4本章结论

第五章大跨刚性开合屋盖结构减震控制分析

5.1控制系统分析

5.1.1本文控制想法

5.2算例模型

5.2.1几何拓扑

5.2.2杆件截面共选了五种主要截面

5.2.3上下部结构连接

5.2.4边界条件

5.2.5开合网壳自振特性

5.2.6地震波的选取

5.3开合屋盖结构应用粘弹性阻尼器减震

5.3.1结构震动分析

5.3.2布控方案

5.3.3控制结果

5.4本章结论

结论

一、研究成果总结

二、前景展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢