大跨度网壳屋盖结构动力特性及地震反应分析

针对武汉市某学校游泳馆的大跨度网壳屋盖结构实际工程,利用有限元软件ANSYS建立了三维有限元模型,研究网壳结构的动力特性及地震反应,并对其动力特性和地震反应的影响因素进一步探讨。分析结果表明,大跨度网壳屋盖结构的自振频率密集,振动以水平振型为主,第一振型为水平振型;随着支座刚度的减小,结构的低阶自振周期显著增大;随着结构阻尼比增大,网壳结构的地震反应相应减小。     

单层网壳动力特性和地震响应分析

结合工程实例,利用有限元软件SAP2000建模进行模态分析和时程分析,以研究其动力特性和地震作用下的响应。本文给出该网壳结构的前10阶自振频率和振型,给出位移响应谱。分析结果表明,网壳结构的高阶振型复杂,自振频率偏向密集,水平地震响应占主要成分,明显大于竖向地震响应。网壳低阶振型基本为水平振型,一般第一振型为水平振型。     

大跨空间网壳结构动力特性研究

大跨空间网壳结构在地震荷载作用下的振动反应规律不仅与地震荷载有关,还与结构自振特性紧密相关,分析结构的自振特性是进行结构抗震分析的基础。大跨空间网壳结构的自振特性比较复杂且影响因素多,通过探讨大跨空间网壳结构的基本自振特性、各阶周期、对应振型结构及各向刚度分布情况,把握结构的基本自振特性;随后主要对结构周期随支座的数量、矢跨比和载荷等三个主要因素的影响进行参数分析,得出他们之间频率和振型的异同,从而得出一些有益于结构设计的结论。     

安徽大学体育馆屋盖张弦网壳结构的地震响应分析

对安徽大学体育馆屋盖张弦网壳结构的动力特性进行了分析,采用时程分析法对固定铰支座和弹性支座张弦网壳结构进行水平、竖向地震作用分析,分析了上下部结构协同工作对张弦结构抗震性能的影响。结果表明,张弦网壳结构的自振频率密集,结构的低阶整体振型以竖向振动为主,刚性网壳下布置索杆施加初始预应力可以提高结构基频;8度多遇地震作用下,张弦网壳结构的水平、竖向地震作用的内力和位移响应属于同一量级,大跨度张弦网壳结构的抗震设计需要对不同方向的地震作用进行分析;大跨度张弦结构应对屋盖与下部结构整体进行地震响应分析或合理地对下部结构的刚度和惯性进行等效。     

大型体育场罩棚网壳结构的稳定性和抗震性能分析

河南省体育场罩棚采用了变厚度双层扁网壳结构形式,长度２７０ｍ,最大悬挑５５ｍ。本文结合实际工程,采用有限元非线性分析理论对网壳结构的稳定性进行了全过程跟踪分析,分别讨论了网壳结构在有无初始安装偏差影响下的稳定性质。并对网壳结构进行动力分析,研究了结构的自振特性,然后进一步利用振型分解反应谱法,分析了竖向地震作用下,网壳结构的地震内力系数分布情况。     

弦弓式预应力柱面网壳结构的稳定性和抗震性能分析

在大跨度干煤棚工程设计中采用的弦弓式预应力柱面网壳结构是由网壳和预应力拉索组成的杂交体系。采用非线性有限元方法研究了这种结构的稳定性,分析了各种荷载工况、初始缺陷和拉索预应力对结构稳定性的影响。分析了预应力对结构自振特性的影响,然后采用振型分解反应谱法对结构的水平及竖向地震反应进行了研究,总结了结构地震内力系数分布规律。研究表明,布置拉索对结构的稳定性能改善明显,结构的极限荷载提高30%以上,施加的预应力对结构的动力性能影响不大。     

考虑土-结构相互作用的双层柱面网壳结构三维地震反应分析

基于刚性地基假定的双层柱面网壳结构抗震计算方法未充分考虑场地土对其地震反应的影响.为验证土-结构相互作用对双层柱面网壳结构三维地震反应的影响,本文以一个48m跨度的双层柱壳为研究对象,分别建立基于刚性地基假定的柱壳结构及其考虑土-结构相互作用的三维有限元整体模型,研究对比了这两种结构体系的动力特性,并用时程分析法对其进行了三维地震反应分析与对比.结果表明,考虑土-结构相互作用后,双层柱面网壳结构的自振周期延长,振型发生变化;结构位移增大,部分杆件轴力增大.因此,对双层柱面网壳结构的抗震分析应考虑土-结构相互作用的影响.     

河北省科技馆单层球面网壳结构的抗震分析与设计

结合一工程实例 ,采用子空间迭代法求出了该网壳结构的前 2 0阶自振频率和振型 ,分析了其振动规律 ;应用振型分解反应谱法和时程分析法分析了该网壳结构的地震反应 ;结合现行抗震设计规范对网壳结构进行了“二阶段”抗震验算。     

大矢跨比开孔单层球面网壳结构的抗振分析与设计

本结构一工程实例,采用子空间迭代法求出该网壳结构的前20阶自振频率和振型,分析了其振动规律;应用振型分解反应谱法和时程分析法分析了该网壳结构的地震反应;结合现行抗震设计规范对网壳结构进行了“二阶级”抗震验算。最后,本得出了一些结论工程界参考。     

施威德勒型球面网壳地震反应特性研究

以单斜杆施威德勒型球面网壳为研究对象,对其地震反应特性进行了详细分析。首先,基于ANSYS软件进行振型分析;然后,以矢跨比和面荷载为参数,分析了自振特性的变化规律;最后,以节点的三向平动位移为对象,比较了单维、二维和三维地震作用下的区别,以及多种常用多维反应谱法的区别。结果表明:提取振型阶数应在27及以上、振型周期分布呈阶梯形、水平振型先于竖向振型、结构自振周期随矢跨比和面荷载的增大而增大、水平地震作用起着控制作用。当对结构进行多维地震计算时,百分比法最大,其次是我国规范,最后为SRSS法。     

大地震作用下,下部结构对钢穹顶破坏性能的影响

给出大地震作用下下部结构对钢穹顶破坏性能影响的研究。全方位的动力响应分析法用于研究大地震下带下部结构的钢穹顶的破坏特性和自振特性。带下部结构的钢穹顶的2种典型破坏模式,被证明符合下部结构的刚度要求。建议将失效准则用于评估单层钢穹顶的极限强度。通过分析可知,在大地震作用下,下部结构对钢穹顶的失效特征和极限强度有很大的影响。所以在研究和设计阶段必须考虑下部结构。     

采用新型阻尼杆的双层柱面网壳结构减震分析与试验研究

为了检验用新型阻尼杆件替换网壳结构部分杆件后的减震效果,设计了适合网壳结构的新型孔隙式粘滞阻尼杆,在拟动力装置上进行了新型孔隙式粘滞阻尼杆的性能测试。在此基础上设计制作了双层柱面网壳结构模型,进行了新型阻尼器杆件替换网壳杆件减震的振动台试验。在替换杆件不多的情况下,各点的位移、加速度和内力减震60%左右,说明新型孔隙式粘滞阻尼杆减震策略有效、可行。理论分析和试验结果较为接近,最大误差10%。     

TMD系统在单层鞍壳振动控制中的适用性分析

单层鞍壳结构的振型分布十分密集 ,振型之间的耦联比较严重 ,因此 ,是否所有形式的单层鞍壳均适宜采用TMD进行减振控制 ,针对这一问题 ,在水平地震作用下 ,选取工程常用的两向正交抛物线型、压斜杆直线型、拉斜杆直线型三种单层鞍壳进行了较为系统的研究 ,得出了一些实用性结论。     

Effect of substructures upon failure behavior of steel reticulated domes subjected to the severe earthquake

This paper presents the study on the influence of substructures on the failure behavior of steel reticulated domes subjected to the severe earthquake. The full-range dynamic response analysis method is applied to investigate the failure characteristics of single-layer steel reticulated domes with substructures subjected to the severe earthquake. The natural vibration properties are studied. Two typical failure modes of steel reticulated domes with substructures are illustrated according to the stiffness of substructures. Failure criterion is proposed to estimate the ultimate load strength for single-layer steel reticulated domes. It is observed that the substructure has great influence on the failure characteristics and the ultimate load strength of steel reticulated domes subjected to the severe earthquake. It is necessary to take substructure into consideration in analysis and design stage.     

均布荷载作用下单层球面网壳的弹塑性失稳模式研究

为揭示单层球面网壳结构在静力均布荷载作用下的失稳模式与失效机理,预测结构可能发生的破坏模式和承载能力,基于双重非线性全过程分析理论,采用ANSYS软件对典型球面网壳结构开展稳定性参数分析,系统考察结构的荷载-位移全过程曲线、塑性发展分布、屈曲模态等特征响应。并以典型算例为代表,从宏观和微观两个方面诠释了单层球面网壳结构可能发生的3种失稳模式:弹性失稳、弹塑性提前失稳、弹塑性失稳。指出弹塑性提前失稳是由于结构强度破坏诱发的一类承载力偏低的失稳模式,为提高结构安全性,在网壳稳定性设计阶段中应避免出现此类失稳模式。     

The stability and stressed skin effect analyses of an 80 m diameter single-layer latticed dome with bolt-ball joints

Recent researches have demonstrated that bolt-ball joints have a certain amount of flexural stiffness, so they should be classified as semi-rigid joints and it is possible to apply them on single-layer latticed domes. In order to study the stability and stressed skin effect of the latticed domes with bolt-ball joints, a series of nonlinear full-produce analyses were conducted on the basis of the design of an 80 m diameter single-layer latticed dome with bolt-ball joints, which is the main structure of the Shenbei New District citizen fitness center in Shenyang, China. Above all, the moment-rotation relations for bolt-ball joints, which were established based on numerical results, were introduced into the latticed dome numerical model. Then, the nonlinear stability analyses for the latticed dome in different construction stages were carried out by the above-mentioned numerical model under vertical loads and horizontal wind loads. The mechanical behaviors discussed in this investigation including the stability and the ultimate bearing capacity of the latticed dome in different construction stages, and the influence of the stressed skin effect on the stability of the latticed dome with decorated plates. The result shows that: after being properly designed, the latticed dome with bolt-ball joints can exhibit a good mechanical performance, and this successful application of bolt-ball joints on the Shenbei New District citizen fitness center can set an example project for the design of single-layer latticed domes with semi-rigid joints; under vertical loads, it is more dangerous for the 75% complete latticed dome, while the dangerous construction stage for horizontal wind loads is the 50% completed latticed dome; the stressed skin effect can increase the stability of latticed domes.     

短程线型球面网壳弹塑性稳定性分析

有计划地对480余例实际尺寸的短程线型单层球面网壳进行了双重非线性全过程分析,求得了极限承载力,系统地考察了初始缺陷和荷载不对称分布等因素对网壳稳定性能的影响,并重点讨论了材料非线性对极限承载力的影响。通过大规模参数分析研究,较全面了解了短程线型单层球面网壳弹塑性稳定性能;在短程线型网壳弹性极限承载力公式基础上,利用塑性折减系数对其进行修正,提出了短程线型单层球面网壳弹塑性极限稳定承载力的实用计算公式。     

K6型单层球面网壳的弹塑性稳定

本文有计划地对1200余例实际尺寸的K6型单层球面网壳进行了双重非线性全过程分析,求得了它们的极限承载力,系统地考察了初始缺陷和荷载不对称分布等因素对网壳性能的影响,并重点讨论了材料非线性对网壳极限承载力的影响.通过这种大规模参数分析研究,较全面了解了K6型单层球面网壳弹塑性稳定性能的规律,在此基础上对以往仅考虑几何非线性的网壳极限稳定承载力实用公式进行了修正.     

K8型单层球面网壳的弹塑性稳定

对1 200多例实际尺寸的K8型单层球面网壳进行双重非线性全过程分析,求得它们的极限承载力,并系统考察初始缺陷和荷载不对称分布等因素对网壳稳定性能的影响,重点讨论材料非线性对网壳极限承载力的影响。通过这种大规模参数分析研究,较全面揭示K8型单层球面网壳弹塑性稳定性能的规律性,在此基础上对以往仅考虑几何非线性影响的K8型网壳极限承载力实用公式进行修正。