多點輸入下大跨空間結(jié)構(gòu)抗震性能和分析方法的研究.pdf

1、對于大跨度空間結(jié)構(gòu)，地震動空間變化的影響不容忽略，因此，多點輸入問題是急需解決的課題。本文對多點輸入下大跨空間結(jié)構(gòu)的抗震性能和分析方法進(jìn)行了重點研究，包括考慮空間相干的虛擬激勵法在大跨度空間結(jié)構(gòu)隨機振動分析中的應(yīng)用、與虛擬激勵法相結(jié)合的快速多點輸入反應(yīng)譜法的建立及其工程實例的分析以及多點輸入下大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的抗震可靠度分析等。 應(yīng)用隨機振動分析方法時，計算工作量是一個突出的問題，對于自由度數(shù)龐大的大跨度空間結(jié)構(gòu)，該問題尤為突

2、出。本文借助于虛擬激勵法的思想，采用頻域分析法分析了大跨度空間結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。該方法所表示的結(jié)構(gòu)地震動反應(yīng)由擬靜力響應(yīng)和動力響應(yīng)兩部分組成，其中擬靜力響應(yīng)是由地面各點輸入位移不一致引起的；動力響應(yīng)是由結(jié)構(gòu)在地面加速度作用下引起的。對四個空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和索結(jié)構(gòu)的工程實例進(jìn)行了分析研究，通過一致輸入和多點輸入下結(jié)構(gòu)節(jié)點的位移響應(yīng)方差及加速度功率譜，給出了考慮空間相干性的多點輸入法與一致輸入法之間結(jié)構(gòu)響應(yīng)的差異以及變化規(guī)律，探討了擬靜力項對不同

3、結(jié)構(gòu)型式的影響。 鑒于目前多點輸入反應(yīng)譜法計算過于繁雜的現(xiàn)狀，本文提出了基于虛擬激勵原理推導(dǎo)多點輸入反應(yīng)譜公式的思路并做了具體推導(dǎo)，并在此基礎(chǔ)上對其耦合系數(shù)的快速計算方法進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究：首先對頻響函數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，再根據(jù)積分的特性，將耦合系數(shù)中的積分次數(shù)由原來的i*j*k*l次(i、j為結(jié)構(gòu)的振型個數(shù)；k、l為結(jié)構(gòu)的支承點個數(shù))減少到5*j*k*l次，且仍為精確解。在此基礎(chǔ)上，利用頻響函數(shù)對地震波的分量具有很強選擇性的性質(zhì)

4、，將積分次數(shù)再減少到4*j*k*l次，在一定條件下其精度也令人滿意。本文還用快速多點輸入反應(yīng)譜方法分別計算了視波速vapp=50m/s、100m/s、200m/s和500m/s四種工況下AMECO維修機庫和哈工大體育場挑篷的地震反應(yīng)，比較分析了多點輸入反應(yīng)譜法與傳統(tǒng)反應(yīng)譜法計算結(jié)果的異同以及變化規(guī)律，并且分析了結(jié)構(gòu)響應(yīng)的擬靜力項對不同結(jié)構(gòu)型式的影響，得出了與隨機振動分析方法相一致的結(jié)論。 本文在快速多點輸入反應(yīng)譜法的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了

5、反映同一類地震波的統(tǒng)計變異特性的目標(biāo)，從而實現(xiàn)了多點輸入下大跨空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的抗震可靠度分析，并且與一致輸入下的抗震可靠度分析結(jié)果進(jìn)行了對比，考查了兩種輸入方法下桿件內(nèi)力可靠指標(biāo)β的變化，進(jìn)而分析了危險桿件在結(jié)構(gòu)分布、數(shù)量等方面的差異和危險桿件隨結(jié)構(gòu)跨度、視波速的變化關(guān)系以及擬靜力項對危險桿件的影響。這些危險桿件(部位)是結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵部位或薄弱部位，需引起足夠的重視。通過工程實例可以看出本文提出的分析方法用于多點輸入下大跨度網(wǎng)架、網(wǎng)殼