多维多点输入下压电智能网壳结构的动力稳定性分析

以40 m跨度K6型单层球面网壳为研究对象,采用时程分析法对大跨空间网壳结构进行了多维多点输入和单点一致输入下的地震响应分析,比较了2种地震荷载作用下的结构响应;将大跨空间网壳结构中受力较大的杆件替换为压电智能杆件,对比分析了多维多点输入下结构安装压电智能杆件前后的地震响应变化。结果表明:多维多点输入相对单点一致输入对大跨空间网壳结构会产生更加不利的影响,在网壳结构的抗震设计中是必须考虑的;安装压电智能杆件后结构多数杆件的地震响应明显减小,达到了稳定控制的效果。     

超大跨网壳结构在强震作用下的复杂效应影响研究

为准确分析超大跨网壳结构的地震响应，评估结构的抗震性能，采用时程分析法，分析了地震动空间相干性和行波效应、土-结构相互作用以及材料损伤累积效应等多因素对跨度800 m超大跨网壳结构的影响。结果表明：各因素对超大跨网壳结构的抗震性能均有影响；通过对比多点输入和一致输入下结构的地震响应，发现多点输入增大了结构周边杆件的内力，结构中心位置的杆件内力有减小的趋势，这也使结构的失效从其周边位置提前开展，改变了结构的破坏模式，严重削弱了结构的抗震能力；土-结构相互作用和材料损伤累积均会不同程度地增大结构的地震响应，其中土-结构相互作用放大了结构的地震动响应，而材料损伤累积效应在地震动强度较高时结构的地震动响应显著增大。     

杆件初始缺陷对单层凯威特球面网壳地震响应影响研究

为研究杆件初始缺陷对单层凯威特球面网壳地震响应的影响,利用OpenSEES有限元程序,采用多段梁法模拟杆件初始缺陷,给出了OpenSEES模拟空间网格结构圆管杆件滞回的多段梁法建模参数合理取值,基于GB 50017—2003《钢结构设计规范》中压杆稳定系数拟合了圆管等效偏心率和正则化长细比的关系式。考虑杆件初弯曲方向随机分布,建立了不同参数单层凯威特球面网壳模型,对网壳增量动力分析的最大位移进行了比较。结果表明：当网壳处于弹性状态时,杆件缺陷对其地震响应的影响可以忽略;当网壳进入塑性状态后,杆件缺陷对其地震响应的影响不可忽略,不同杆件初弯曲方向的网壳地震响应离散程度随地震动强度提高基本呈增大趋势;地震动强度较大时,考虑杆件缺陷和结构整体缺陷的单层网壳地震响应和仅考虑整体缺陷的单层网壳地震响应差异较大,两者最大位移的相对大小并无规律性,其关键影响因素为地震作用下塑性杆件分布的离散程度。     

地震动多点输入作用下大跨结构的动力响应分析

对于大跨空间结构,地震动空间变化的影响不容忽视,本文探讨了大跨结构多点地震波输入的基本理论,包括多点地震输入的分析方法、动力方程的建立与求解;对大跨结构建立有限元模型,选取合适的地震波,进行了非一致输入的地震时程分析,并与一致输入下的结构响应进行了对比分析,得到了结构在非一致输入下的响应特点等方面的结论,为工程应用提供了参考。     

弦支穹顶结构多维多点地震响应分析

本文研究了弦支穹顶结构在多维多点地震动激励下的响应情况,对40m、80m和120m跨度的弦支穹顶结构进行时程分析,列出了结构在不同视波速下三向及单向输入地震波行波激励下的地震响应,并与一致激励下的地震响应进行了对比分析。结果表明,考虑结构多维多点地震响应分析时,杆件内力随视波速的增大而减小,越来越接近一致激励下的杆件应力;且对弦支穹顶结构不同位置的杆件的内力值影响有所不同,相比单维多点输入,结构在多维多点地震动激励下的响应要大得多。因而,对于大跨度弦支穹顶结构,在计算地震响应时,必须考虑多维多点的影响,而且应对可能出现的地面视波速进行全面分析。     

抛物线型单层柱面网壳的抗震性能研究

本文对抛物线型单层柱面网壳进行了非线性时程分析,考察结构在水平、竖向和三向地震波作用下的地震响应。在El-Centro波、Taft波和人工波三种不同地震波作用下,对比研究了结构在不同矢跨比时的杆件轴力最大值和X、Y、Z三个方向的最大节点位移,研究发现在El-Centro波作用下结构响应最大。通过参数分析,考察了长跨比、屋面质量、初始缺陷的变化对结构地震响应的影响。在多遇地震和罕遇地震作用下,与传统的单层圆柱面网壳进行对比,研究发现抛物线型单层柱面网壳结构在减小杆件轴力值和节点位移、提高材料利用效率等方面表现出优势。除此之外,抛物线型单层柱面网壳结构在单位面积用钢量上也优于圆柱面网壳。     

基于多点地震反应合肥新桥国际机场钢结构体系比选

地震动的空间效应对大跨结构动力响应有很大影响。通过有限元软件ANSYS建立合肥新桥国际机场航站楼三种不同分区连接形式的计算模型,通过时程分析法计算三种模型在一致地震输入与多点地震输入下的响应,采用设计应力比等参数来比较三种模型响应的差别,最终得到三种方案的在多点地震输入下的响应差别以及产生差别的原因。结果表明,刚接模型对于多点地震输入更为敏感,但由于选用的比较参数不同,不能找出哪个方案最优,因此设计计算时应根据具体的结构形式进行分析,最终得到准确的分析结果。     

不同长度双层柱面网壳多点输入地震反应分析

以某长度为120m的双层柱面网壳工程为例,采用位移输入模型,对其进行多点输入和一致输入下的纵向地震反应分析,分别从纵向杆件、横向杆件和腹杆探讨该结构的地震响应规律,并通过改变模型长度研究了不同部位杆件的多点输入影响系数,得出仅考虑纵向地震作用时,对于文中算例当长度达到60m时应考虑多点地震输入进行设计的结论。     

FAST反射面索网支承结构多点地震输入反应分析

地震传播至结构场地时会存在空间上的变化,考虑地震空间变化性的多点输入比一致输入更符合实际。针对口径500 m的射电望远镜(FAST)反射面索网支承结构,对其进行多点输入下的地震响应研究。采用现有较优地震动模型,模拟了338个模拟点处的地震动,采用线性内插法得到了2 395个FAST支座处的地震动。借助ANSYS分析软件,对FAST反射面索网支承结构进行了地震多点输入与一致输入的时程响应计算。分析结果表明:地震空间变化性在两个水平方向和竖直方向上对FAST反射面索网支承结构均有不同程度的影响,有必要同时考虑地震三个分量的空间变化性。在三维地震输入下,受地震空间变化性的影响,主索94.08%的应力增加,应力平均增加了87.04%,下拉索43.51%的应力增加,平均增加了21.88%,三维多点输入与三维一致输入下索的最大应力分别为835.43 MPa和671.10 MPa,均小于FAST用索的抗拉强度标准值;FAST反射面索网支承结构可以抵御预期地震作用。     

多维多点输入下大跨空间网格结构的可靠度分析

本文同时考虑地震动两个水平向和一个竖直向共三个平动分量,并考虑了地震动场的空间相关性,在虚拟激励反应谱法的基础上,对大跨空间网格结构进行了多维多点输入和多维一致输入下的抗震可靠度分析。考查了两种输入方法下危险杆件在结构分布、数量等方面的差异以及危险杆件随结构跨度、视波速的变化关系。     

常州市体育馆椭圆抛物面弦支穹顶稳定性研究

常州市体育馆椭圆抛物面钢屋盖采用由Levy索杆系和单层网壳构成的弦支穹顶结构,与已研究的常规弦支穹顶相比,其具有体量大,矢跨比高和外形为椭圆抛物面的特点。将弦支穹顶与单层网壳进行稳定性对比研究,包括构件屈曲、线性屈曲和几何非线性屈曲等,分析了高矢跨比弦支穹顶中索杆系的作用以及对结构设计起控制作用的破坏形式。研究结果表明,索杆系增加了弦支穹顶的整体性,降低了其对初始几何缺陷的敏感性,但对结构刚度、基本自振周期和模态、构件屈曲荷载、线性屈曲荷载、无初始缺陷的非线性屈曲荷载、屈曲模态等影响不大。高矢跨比弦支穹顶仍对初始缺陷较为敏感,稳定性仍是结构设计控制因素之一。此外,由于椭圆抛物面外形,活荷载布置形式对结构屈曲模态影响较大,且满跨活荷载并不一定是最不利的活荷载布置形式。     

大跨网壳结构非一致激励竖向地震响应分析

考虑大跨结构的地震响应随地震动空间变化的特性,研究非一致激励下大跨结构的运动方程,运用虚拟激励法的原理对非一致激励下的大跨网壳结构的地震响应进行分析,在ANSYS软件中将非一致激励考虑为静力计算和谐响应计算。通过对平面直径为80 m的单层球面网壳结构的算例分析,得到了竖向地震作用下网壳结构的地震响应变化规律,并与一致激...     

航站楼复杂超长结构行波效应分析

以航站楼为背景,建立了下部为3个混凝土结构单元、上部为整体钢屋盖结构的计算模型,对复杂超长结构在地震行波激励下的响应进行了深入分析。选取了5条天然波和2条人工波,分别沿地震传播方向和垂直地震传播方向进行激励,并考虑了不同视波速的影响,分析了航站楼复杂超长结构的行波效应。结果表明:复杂超长结构存在对称和反对称的局部振型,由于局部振型质量参与系数较小,振型分解反应谱法难以准确反映结构的地震响应;与一致地震输入相比,多点地震输入分析时下部楼层地震剪力增幅较大,且地震传播方向影响显著,对称结构也需要分别考虑正、反2个地震传播方向;多点地震输入时结构的最大层间位移角、扭转位移比、框架柱和钢屋盖杆件的内力均有可能大于一致地震输入的计算结果,超载构件分布具有一定规律性;由于沿长轴方向与沿短轴方向进行激励均可能起控制作用,进行复杂超长结构多点分析时应同时考虑双向地震的作用。     

屋面系统对单层球面网壳稳定性及地震响应的影响研究

单层球面网壳的静力稳定性及抗震性能已经取得较为系统的研究成果,但在传统的研究方法中,学者们只考虑结构部分,忽略了屋面板、吊顶、隔墙等非结构构件的影响;其中,屋面系统作为一类非结构构件,其平面刚度较大、在动力荷载下的阻尼也较大的特点会在一定程度上影响结构的受力特性。因此,选取考虑屋面系统的单层球面网壳作为研究对象,开展屋面系统对于单层球面网壳弹塑性稳定性及抗震性能的影响研究。采用有限元分析软件ABAQUS分别建立带屋面系统单层球面网壳和传统单层球壳的数值模型;通过弧长法分别对两种模型进行均布荷载作用下的非线性数值模拟,对比分析屋面系统对单层球面网壳弹塑性稳定承载力的影响;对考虑屋面系统的网壳结构进行不同地震荷载作用下的时程动力分析,采用基于响应的分析方法,考察屋面系统对于网壳结构抗震性能的影响,得到屋面系统会显著提高网壳整体刚度、增强结构抗震能力的结论;本研究可为以后网壳结构的理论研究及工程实践提供一定的参考。     

近断层脉冲型地震作用下防屈曲支撑-钢筋混凝土框架结构的抗震性能

具有向前方向性效应和滑冲效应的近断层脉冲型地震动对建筑结构的破坏已受到工程界的广泛关注。为了解设置防屈曲支撑（BRB）的混凝土框架在近断层脉冲型地震动激励下的抗震性能,采用基于能量平衡的塑性设计方法完成了3个V形BRB支撑的RC框架结构的抗震设计。分别选取具有向前方向性效应和滑冲效应的脉冲型以及非脉冲型三组共36条近断层地震动,对结构进行罕遇地震作用下的非线性动力分析,研究了结构的最大层间位移角、最大顶点加速度、最大顶点位移和BRB的轴向性能;分析和评估了结构在3条典型地震动激励下的地震响应。结果表明：近断层脉冲型地震动比非脉冲型地震动对结构会产生更大的地震响应,且响应显著集中于速度脉冲时刻;BRB能充分发挥其耗能特性,提高RC框架结构体系的抗震性能。     

跨断层桥梁非一致激励输入模型适用性研究

为研究适用于跨断层桥梁的地震动输入分析模型,以1座跨断层桥梁为例,分别计算了非一致激励位移输入模型和大质量法加速度输入模型的地震响应,探讨了2种输入模型的适用性及模型误差产生原因。结果表明:位移输入模型可考虑永久地面位移对结构地震响应的影响,能够真实反映跨断层桥梁在地面运动结束之后桥墩具有的残余内力和变形,适用于跨断层桥梁非一致激励地震响应分析,而大质量法加速度输入模型对此无法考虑,可能导致不合理也是不安全的计算结果;在运用通用有限元计算软件进行加速度输入模型多点激励分析时,应首先核查与拟输入加速度时程对应的位移时程是否存在永久地面位移,若存在永久地面位移,则建议改为位移输入模型进行计算,否则将可能得到失真的计算结果。     

土-输电塔-线体系在地震动差动作用下的地震反应分析

首先,建立土-输电塔-线体系的三维空间有限元模型,土、输电塔以及导(地)线分别采用实体单元、梁单元和索单元;然后,根据场地条件并依据GB 50260—96《电力设施抗震设计规范》生成支座位置的非平稳空间地震差动;最后,对该结构体系进行空间差动激励下的地震反应的时程计算。由分析结果可以看出:1)考虑土的共同作用后,与塔-线结构体系相比,土-塔-线结构体系的自振特性变化很小,说明对于这种高柔结构而言土层对结构的自振特性影响可以忽略不计。2)无论是对于塔-线结构体系,还是土-塔-线结构体系,差动因素增大输电塔的底部杆件的弯矩和剪力,这说明差动作用在工程中是需要考虑的;3)与结构自振特性分析结果不同,对于结构的动力响应而言,土-塔-线体系中塔的内力(弯矩和剪力)均比塔-线体系中塔内力大,这说明土层对地震动输入有放大作用。     

地震行波激励下单层柱面网壳反应分析

考虑地震波的行波效应,采用不同的视波速,对单层柱面网壳结构在行波激励下反应分别进行了弹性和弹塑性计算分析,并与在一致激励下的地震反应进行对比,考察了两者之间的差异,深入分析了大跨度单层柱面网壳结构在行波激励下的地震反应规律,并得出了一些有益于工程实际的重要结论.