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单层网壳结构抗风抗震性能对比研究

作　者: 董宇翔
导　师: 卢成原
学　校: 浙江工业大学
专　业: 建筑与土木工程
关键词: 单层球面网壳 时程分析 风振响应 地震响应 参数灵敏度 性能对比
分类号: TU399
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


大跨空间结构受力合理、施工安装方便,且造型美观,其应用日益广泛。单层网壳结构作为大跨空间结构的典型代表,由于其具有跨度大、质量轻、自振频率密集、阻尼比小等特点,使得该类结构对风荷载作用较为敏感。同时：当今全球地震频发,地震作用对大跨空间结构的影响也不容忽视。因此抗风抗震设计是网壳结构设计中的重要环节。目前《空间网格结构技术规程》对此类结构的抗震设计已有一定规定,而对于其抗风设计尚无规范可依。为对比分析该类结构的抗风抗震性能,本文以Kiewitt8-8型单层球面网壳为研究对象,分别采用随机模拟风振分析方法和三维地震时程分析方法对风振响应和地震响应进行系统的参数分析,着重探讨其响应规律以及各类参数对结构抗风抗震性能的影响,具体进行了以下几方面的工作：1、结合单层球面网壳结构的特点,介绍了该类结构的风振响应分析方法和地震响应分析方法,着重阐述了应用于本文的随机模拟风振时程分析方法、三维地震时程分析方法,以及结构风振地震响应结果的统计方法和参数的定性分析方法。此外,为了能够较准确地比较各参数对结构风振或地震敏感程度的强弱,本文引入参数灵敏度的分析方法对该类结构进行定量分析研究。2、利用ANSYS软件建立单层球而网壳结构模型,根据参数分析方案,通过时程分析方法计算各工况下结构的风振和地震响应(如位移、内力等),分析不同参数对其响应规律的影响,以及各个参数对结构风振和地震响应的灵敏度。3、介绍了结构抗风抗震性能对比分析方法,对比各参数下单层球面网壳结构的风振和地震响应强弱,进行了相应的参数灵敏度分析。在上述结果的基础上,选择具有代表性的结构模型,结合我国现行的设计规范,探讨在不同基本风压和抗震设防烈度下风振地震的控制因素,为此类结构的抗风抗震设计提供参考。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 网壳结构研究现状  10-13
    1.2.1 网壳结构抗风研究现状  10-11
    1.2.2 网壳结构抗震研究现状  11-13
  1.3 课题来源及本文主要研究内容  13-14
第二章 网壳结构风振与地震分析理论  14-32
  2.1 网壳结构风振分析方法  14-23
    2.1.1 风的特性  14-19
    2.1.2 风荷载的数值模拟方法  19-21
    2.1.3 动力平衡方程的建立和求解  21-22
    2.1.4 风振响应结果统计方法  22-23
  2.2 网壳结构地震分析方法  23-26
    2.2.1 时程分析方法  23-26
    2.2.2 地震响应结果统计方法  26
  2.3 参数灵敏度分析方法  26-32
    2.3.1 概述  26-27
    2.3.2 局部灵敏度分析方法  27-29
    2.3.3 全局灵敏度分析方法  29-32
第三章 Kiewitt8-8型单层球面网壳风振分析  32-48
  3.1 结构有限元建模  32-38
    3.1.1 Kiewitt8-8单层球面网壳模型  32-33
    3.1.2 结构自振分析  33-35
    3.1.3 结构参数表  35-38
  3.2 结构风振响应分析  38-47
    3.2.1 基本模型的风振响应特点  38-42
    3.2.2 风振响应参数分析  42-44
    3.2.3 参数局部灵敏度分析  44-47
  3.3 本章小结  47-48
第四章 Kiewitt8-8型单层球面网壳地震分析  48-61
  4.1 结构有限元建模  48
  4.2 结构地震响应分析  48-60
    4.2.1 基本模型的地震响应特点  48-53
    4.2.2 地震响应参数分析  53-58
    4.2.3 参数局部灵敏度分析  58-60
  4.3 本章小结  60-61
第五章 Kiewitt8-8型单层球面网壳抗风抗震性能对比分析  61-71
  5.1 结构抗风抗震性能对比方案  61-62
  5.2 结构抗风抗震性能对比参数分析  62-67
    5.2.1 性能对比分析  62-66
    5.2.2 参数局部灵敏度分析  66-67
  5.3 结构抗风抗震设计分析  67-70
    5.3.1 设计结构响应分析  67-68
    5.3.2 抗风抗震设计参考表  68-70
  5.4 本章小结  70-71
第六章 结论与展望  71-73
  6.1 结论  71-72
  6.2 展望  72-73
参考文献  73-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 其他结构
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