【摘要】：在社會發(fā)展的歷程中,結(jié)構(gòu)工程師們從未放棄過對于高度更高、跨度更大的建筑結(jié)構(gòu)的追求�？茖W(xué)技術(shù)水平的不斷提高,經(jīng)濟的日益發(fā)達(dá),使得更多這樣宏偉的建筑結(jié)構(gòu)得以實現(xiàn)。目前,研究者們已將結(jié)構(gòu)的跨度放眼至千米級,并且已有研究表明凱威特型、短程線型以及三向網(wǎng)格型巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在800m的跨度下具有良好的靜力性能和穩(wěn)定性,因此,結(jié)構(gòu)在地震作用下是否還能表現(xiàn)出如此優(yōu)異的動力性能值得進一步進行研究探索。本文以800m跨度的凱威特型、短程線型及三向網(wǎng)格型巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)為研究對象,建立其有限元模型,以研究結(jié)構(gòu)的動力特性,通過對結(jié)構(gòu)分別進行多遇與罕遇地震作用下的相關(guān)分析,選出在800m跨度下性能較為優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)方案。主要包括以下研究內(nèi)容:應(yīng)用大型通用有限元計算分析軟件ANSYS自帶的APDL參數(shù)化語言編制模型自動生成程序,對幾何模型進行滿應(yīng)力選桿,得到用于抗震分析的有限元模型。對結(jié)構(gòu)進行模態(tài)分析,得到了結(jié)構(gòu)的頻譜特性和振型特點,計算得出了結(jié)構(gòu)的瑞利阻尼,確定了應(yīng)用振型分解反應(yīng)譜法對結(jié)構(gòu)進行計算時進行振型組合的振型階數(shù)。計算了結(jié)構(gòu)在單維和二維地震作用下的響應(yīng),研究了地震的方向性對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。對三種球面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)方案,在5條調(diào)幅至多遇地震強度的地震動作用下,計算了結(jié)構(gòu)的響應(yīng),得到了結(jié)構(gòu)的響應(yīng)特點,總結(jié)了多遇地震作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)規(guī)律。研究了振型分解反應(yīng)譜法對于該類結(jié)構(gòu)抗震計算的適用性。研究了短程線型和三向網(wǎng)格型巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下的響應(yīng),并將其與多遇地震作用下得到的彈性計算結(jié)果進行對比,總結(jié)了結(jié)構(gòu)在罕遇地震強度下的彈塑性響應(yīng)規(guī)律。對結(jié)構(gòu)的塑性發(fā)展進行了探索,研究了結(jié)構(gòu)塑性發(fā)展的過程和塑性的分布情況。綜合考慮在多遇和罕遇地震作用下的抗震性能,比較得出了三種結(jié)構(gòu)方案在800m跨度下的適用性,得出了抗震性能較為優(yōu)異的結(jié)構(gòu)方案。
【圖文】：

建筑結(jié)構(gòu)使用的材料從混凝土到鋼材、鋁合金，跨度也從幾十米達(dá)到了幾百米之多，結(jié)構(gòu)形式更是復(fù)雜多樣[3]。二十世紀(jì)九十年代初建成的日本福岡體育館，跨度 222m，其屋蓋為雙層網(wǎng)殼的可開合屋蓋，，如圖 1-1b；英國為慶祝千禧年的到來，與世紀(jì)之交建成了 千年穹頂 ，跨度 320m，該結(jié)構(gòu)由 12 根 100 米高的鋼桅桿支撐起整個屋蓋結(jié)構(gòu)，是一種混合結(jié)構(gòu)形式，如圖 1-1c。進入 21 世紀(jì)以后，跨度達(dá)300m以上的建筑不斷涌現(xiàn)，這其中就包括我們2004年建成的跨度360m的南京奧體中心[4]，曾作為 2005 年全國十運會、2013 年南京亞青會和 2014 年南京青奧會的主會場；2004 年建成的跨度 312m 的重慶奧體中心袁家崗體育場[5]；以及 2008 年建成的北京奧運會的主場館，跨度 296×332m 的“鳥巢”。a) 世紀(jì)會堂（1913 年） b) 日本福岡體育館（1993 年） c) 千年穹頂（1999 年）

其陳述了未來新型城市為人類帶來的舒適、節(jié)能、與自然相協(xié)調(diào)的理想封閉式城市環(huán)境�？梢�，工程師們已將視野投向超大跨度結(jié)構(gòu)，建造千米級城穹頂也為結(jié)構(gòu)工程師們帶來新的挑戰(zhàn)。近幾十年來，雖然建筑的跨度已得到很大的延伸，由上所述，跨度突破 30的建筑已不在少數(shù)，但仍與千米級的城市穹頂相差甚遠(yuǎn)。隨著結(jié)構(gòu)跨度的增加與之相匹配的結(jié)構(gòu)形式將更為復(fù)雜，同時，結(jié)構(gòu)桿件數(shù)目增多，結(jié)構(gòu)自重更大對結(jié)構(gòu)自身的承載能力要求更高，這些問題都將為結(jié)構(gòu)的設(shè)計、靜力、動力以穩(wěn)定性的計算和分析帶來問題和挑戰(zhàn)。a) 曼哈頓穹頂（跨度：3200m） b) 北極充氣穹頂（跨度：2000m）
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU399;TU352.11

【參考文獻】

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2 賀擁軍;李佳;周緒紅;;球面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的構(gòu)成、支承方式與力學(xué)模型[J];湖南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2007年03期

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6 賀擁軍,周緒紅,董石麟;叉筒網(wǎng)殼子結(jié)構(gòu)圓柱面交叉立體桁架系巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2003年02期

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6 丁樂然;肋環(huán)型巨型網(wǎng)格弦支穹頂結(jié)構(gòu)靜力性能及動力特性分析[D];西安建筑科技大學(xué);2012年

7 秦絨絨;拉索預(yù)應(yīng)力球面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)及減震控制研究[D];湖南大學(xué);2010年

8 陳凱;張拉柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)靜、動力性能研究[D];西安建筑科技大學(xué);2008年

9 郭宏超;球面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的動力特性及地震響應(yīng)研究[D];西安建筑科技大學(xué);2008年

10 杜文風(fēng);圓柱面巨型網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的動力性能及動力穩(wěn)定性研究[D];浙江大學(xué);2004年

本文編號：2599446