荷载对凯威特k8型球面网壳结构动力特性影响

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1、荷载对凯威特K8型球面网壳结构动力特性影响摘要：本文建立了凯威特8型单层球面网壳固定铰支座模型和带柱支承结构模型。在三维地震作用下，考察屋面荷载对40m跨度网壳结构动力特性变化的影响。得出下部支承结构对网壳结构动力反应产生较大影响的结论，并对结构分析和设计提出一些参考建议。关键词：单层球面网壳；柱支承；屋面荷载；时程分析；动力特性中图分类号：p315文献标识码：a荷载对凯威特K8型球面网壳结构动力特性影响摘要：本文建立了凯威特8型单层球面网壳固定铰支座模型和带柱支承结构模型。在三维地震作用下，考察屋面荷载对

2、40m跨度网壳结构动力特性变化的影响。得出下部支承结构对网壳结构动力反应产生较大影响的结论，并对结构分析和设计提出一些参考建议。关键词：单层球面网壳；柱支承；屋面荷载；时程分析；动力特性中图分类号：p315文献标识码：a文章编号：网壳结构由于造型美观、受力合理等优点在我国得到了广泛的应用，建筑界已给与高度关注[1-2]。随着结构的发展，新型的网壳结构的支承结构越来越细柔，支承部分会产生较大的变形，在结构抗震、抗风过程中，要同主体协同工作，按照固定铰支座简化与实际相差较大。近些年的有些研究[8]和设计已经采用

3、了弹性支座模型来分析网壳，实际上支座刚度对网壳的内力、支座的侧推力以及节点的挠度均有影响。因此对带支承网壳结构整体分析研究是十分必要的。本文以凯威特k8型单层球面网壳结构为例，对结构上下部的动力作用进行研究。1分析模型的建立本文采用有限元分析软件建立带柱支承的网壳结构模型。为了考查带下部柱支承后结构动力特性的变化，建立无柱支承结构模型，即固定铰支座结构模型。无柱支承结构模型的建立：将网壳结构简化为空间刚接杆系模型。在模型中结构杆件采用杆单元，选用质量单元进行加载。模型如图1.1所示。带支承柱网壳结构模型的建

4、立：上部网壳结构与固定铰支座相同，下部支承结构采用杆单元模拟下部梁和柱。模型如图1.2所示。固定铰支座凯维特8型网壳参数：跨度45m、矢跨比1/4，杆件截面ф127×3.5mm，屋面重量为1.25kn/m2、1.65kn/m2、2.05kn/m2，材料为q235钢，假定为双线性随动强化弹塑性材料。带支承柱凯维特8网壳参数：上部网壳与固定铰支座凯维特8型结构相同。下部支承的柱截面选用ф500×16mm，柱高6m，环梁截面为i250×360×16×10mm。图1.1固定铰支座凯维特8型球面网壳图1.2带柱支承凯

5、维特8型球面网壳2动力特性对比分析对两种模型输入地震作用elcentro(n-s，1940)波，加速度峰值450cm/s2。所得结果如图2.1~2.9。图中ys为固定铰支座网壳结构模型，zc为带柱支承网壳结构模型。表2.6数据中我们可以发现，屋面重量增大，网壳的杆件轴力也在不断增长。屋盖重量相同时，与固定铰支座模型相比带柱支承结构的轴力较大。三种不同的屋盖荷载，有柱支承结构与无柱支承结构最大位移发生点完全不同，下部支承结构的简化形式对上部网壳结构变形影响很大。表2.1荷载分别为1.25kn/m2、1.65k

6、n/m2、2.05kn/m2网壳最大位移、最大加速度、最大轴力对比注：表中数值均为绝对值。（1）x向位移时程（1）x向位移时程（2）y向位移时程（2）y向位移时程（3）z向位移时程（3）z向位移时程图2.1重量为1.25kn/m2的结构最大位移时程图2.2重量为1.65kn/m2的结构最大位移时程（1）x向位移时程（2）y向位移时程（3）z向位移时程图2.3重量为2.05kn/m2的结构最大位移时程（1）x向加速度时程（1）x向加速度时程（2）y向加速度时程（2）y向加速度时程（3）z向加速度时程（3）z向

7、加速度时程图2.4重量为1.2kn/m2的结构最大加速度时程图2.5重量为1.6kn/m2的结构最大加速度时程（1）x向加速度时程（2）y向加速度时程（3）z向加速度时程图2.6重量为2.05kn/m2最大加速度时程图2.7重量为1.25kn/m2的结构轴力时程图2.8重量为1.65kn/m2的结构轴力时程图2.9重量为2.05kn/m2的结构轴力时程屋盖重量不同时，两种模型相比较，无柱支承结构x、y方向的位移时程小。这是因为有柱支承结构支承柱较柔，而无柱支承结构的支座刚度在几个方向均是无穷大。刚度的剧烈变

8、化使结构动力特性发生巨大变化，有柱支承网壳结构上部网壳杆件的位移很大，然而有柱支承结构水平两个位移增大很多，竖向位移数值变化不大。地震到来时，加速度大，结构将产生激烈的晃动，影响结构正常使用。图2.7~2.9可以知道，相同峰值加速度作用下，有柱支承结构比无柱支承结构的杆件轴力大许多。同样的屋盖重量，从两种模型加速度时程曲线可以看出，与固定铰支座网壳结构相比，带柱支承网壳结构的x、y方向的加速度都比较大。3主要结论