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大跨度空间结构在国内外的应用越来越广泛,跨度越来越大,现在还有继续增大的趋势。在大跨度空间结构抗震分析中考虑地震动多点输入的影响,对其抗震性能进行深入细致的研究有着非常重要的理论意义和工程实用价值。本文以球面网壳结构和上海浦东机场(二期)候机楼为例,通过数值分析,研究了大跨度空间结构在地震动多点输入和一致输入下的动力反应,主要研究工作有以下几个方面:
一.采用大型通用有限元程序MSC.Marc,在考虑了三种不同的水平地震波输入下的行波效应,根据地震波的频谱特征和结构的自振特性,采用五种不同的视波速,对球面网壳结构在行波激励下反应分别进行了计算分析,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双层球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结论。
二.大跨空间结构在地震多点输入下的地震反应采用大型通用有限元程序MSC.Marc,以上海浦东机场(二期)候机楼为例,研究了以下内容:
计算了该工程屋面典型节点、屋面典型杆件、钢一混凝土柱节点和Y型钢柱节点在水平地震和竖向地震行波作用下的线性反应,得出了上述结构节点和杆件的行波影响系数。计算了上述结构节点和杆件在水平地震和竖向地震多点输入作用下的线性反应,讨论了地震多点输入对上述结构节点和杆件的影响。
计算了考虑几何非线性后上述结构节点和杆件在水平地震和竖向地震行波作用下的反应,得出了上述结构节点和杆件的几何非线性影响系数。计算了考虑几何非线性后上述结构节点和杆件在水平地震和竖向地震多点输入作用下的反应,讨论了在地震多点输入下,几何非线性对上述结构节点和杆件的影响。
三.筏板基础对结构地震行波反应的影响文中还研究了该结构在设有筏板基础的情况下的地震行波效应,给出了屋面空间结构有代表意义的节点位移和杆件轴力的行波效应图表,还给出了相邻柱节点的弯矩和轴力的行波效应时程曲线,探讨了这些节点和杆件的相关物理量在设有筏板基础的情况下的地震行波效应变化规律,得出了一些有工程实践意义的结论。
四.基于大质量近似方法的多点地震反应谱方法的研究本章通过某4层结构和拱验证了基于大质量近似方法的振型叠加法,推导了基于大质量法的功率谱转反应谱方法的理论公式,进一步讨论了基于大质量法的直接反应谱方法的理论公式,并通过简单算例验证了该方法的合理性和工程适用性。表明基于大质量近似方法的多点反应谱方法具有结果合理及应用简便等特点,有在工程中应用的前景。