多點(diǎn)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(duì)于大跨度空間結(jié)構(gòu)，地震動(dòng)空間變化的影響不容忽略，因此，多點(diǎn)輸入問(wèn)題是急需解決的課題。本文對(duì)多點(diǎn)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(diǎn)研究，包括考慮空間相干的虛擬激勵(lì)法在大跨度空間結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動(dòng)分析中的應(yīng)用、與虛擬激勵(lì)法相結(jié)合的快速多點(diǎn)輸入反應(yīng)譜法的建立及其工程實(shí)例的分析以及多點(diǎn)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(jī)振動(dòng)分析方法時(shí)，計(jì)算工作量是一個(gè)突出的問(wèn)題，對(duì)于自由度數(shù)龐大的大跨度空間結(jié)構(gòu)，該問(wèn)題尤為突

2、出。本文借助于虛擬激勵(lì)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(dòng)反應(yīng)由擬靜力響應(yīng)和動(dòng)力響應(yīng)兩部分組成，其中擬靜力響應(yīng)是由地面各點(diǎn)輸入位移不一致引起的；動(dòng)力響應(yīng)是由結(jié)構(gòu)在地面加速度作用下引起的。對(duì)四個(gè)空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)和索結(jié)構(gòu)的工程實(shí)例進(jìn)行了分析研究，通過(guò)一致輸入和多點(diǎn)輸入下結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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(xiàng)對(duì)不同

3、結(jié)構(gòu)型式的影響。 鑒于目前多點(diǎn)輸入反應(yīng)譜法計(jì)算過(guò)于繁雜的現(xiàn)狀，本文提出了基于虛擬激勵(lì)原理推導(dǎo)多點(diǎn)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(duì)其耦合系數(shù)的快速計(jì)算方法進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究：首先對(duì)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(lái)的i*j*k*l次(i、j為結(jié)構(gòu)的振型個(gè)數(shù)；k、l為結(jié)構(gòu)的支承點(diǎn)個(gè)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(duì)地震波的分量具有很強(qiáng)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(diǎn)輸入反應(yīng)譜方法分別計(jì)算了視波速vapp=50m/s、100m/s、200m/s和500m/s四種工況下AMECO維修機(jī)庫(kù)和哈工大體育場(chǎng)挑篷的地震反應(yīng)，比較分析了多點(diǎn)輸入反應(yīng)譜法與傳統(tǒng)反應(yīng)譜法計(jì)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(xiàng)對(duì)不同結(jié)構(gòu)型式的影響，得出了與隨機(jī)振動(dòng)分析方法相一致的結(jié)論。 本文在快速多點(diǎn)輸入反應(yīng)譜法的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了

5、反映同一類地震波的統(tǒng)計(jì)變異特性的目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)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(duì)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(xiǎn)桿件在結(jié)構(gòu)分布、數(shù)量等方面的差異和危險(xiǎn)桿件隨結(jié)構(gòu)跨度、視波速的變化關(guān)系以及擬靜力項(xiàng)對(duì)危險(xiǎn)桿件的影響。這些危險(xiǎn)桿件(部位)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部位或薄弱部位，需引起足夠的重視。通過(guò)工程實(shí)例可以看出本文提出的分析方法用于多點(diǎn)輸入下大跨度網(wǎng)架、網(wǎng)殼