浅谈大跨度空间结构弹塑性时程分析

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1、天津大学硕士学位论文大跨度空间结构弹塑性时程分析姓名：王蕊申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：尹越20070601中文摘要大跨度空间结构广泛应用于体育场馆、展览中心等公共建筑，结构重要性等级通常较高，一旦破坏，将对人民的生命财产造成严重危害。因此，研究大跨度空间结构在地震作用下的响应具有重大的现实意义。在罕遇地震作用下，杆件可能受拉屈服，也可能受压屈曲。为了在弹塑性时程分析中合理地考虑杆件的屈曲及屈曲后性能，首先采用非线性有限单元法确定了不同长细比轴心受力构件的恢复力模型，并建立简化恢复力模型。本文然后分别以北京奥运会老山自行车馆及北戴河火车站站台雨棚为例，

2、选取两条典型地震波E1．centro波和天津波，对大跨度双层球面网壳及拱形立体桁架进行了罕遇地震下的弹塑性时程分析，采用简化恢复力模型考虑压杆屈曲，通过比较考察压杆屈曲对结构抗震性能的影响。分析表明，北京奥运会老山自行车馆及北戴河火车站站台雨棚均具有良好的抗震性能，在设计烈度的罕遇地震作用下，虽然有杆件屈服或屈曲，但结构不会倒塌破坏；在罕遇地震作用下，杆件屈曲将增加结构塑性铰数量，但由于同时增大了结构阻尼，对结构动位移影响较小，但应注意压杆屈曲可能引起罕遇地震作用下结构的失效，使结构所能承受的地震作用明显降低。关键词：大跨度空间结构罕遇地震弹塑性时程分析轴心受力杆

3、件恢复力模型压杆屈曲塑性铰分布ABSTRACTLong—spanspatialstructuresarewidelyusedinpublicbuildings，suchasstadiumandgymnasium．Thesestructuresareoftenofhighsafetylevel，thefailureofwhichmaycausehugeloseofpropertiesandevenhuman’Slives．Therefore，theseismicperformanceshouldbestudiedcarefullyforlong—spanspatia

4、lstructures．Understrongearthquake，membersmayyieldbytensionorbucklebycompression．Inordertoconsiderthebucklingandpostbucklingbehaviourofmembers，thehyperesismodelforaxiallyloadedmember．≈isstudiedbynonlinearfiniteelementanalysisandthemodelwasdimplifiedforpracticaluse．Laoshancyclinggymnasi

5、umandBeidaiherailstationarethentakenascasestudiesinthispaper．Thebehavioursofthelong—spandoublelayerlatticeddomeandthetridimentionalsteeltrussarchunderstrongearthquakeareanalysedwithelasto-plastictimehistoryanalysis．EarthquakealongbothverticalandhorizontaldirectionsareconsideredandE1一c

6、entroandTianjinearthquakewavearetakenasinput．Thestudyshowsthatbothstructureshavegoodearthquakeresistanceperformance．Understrongearthquakeofdesignintensity,somemembersyieldwhilethestructuresaresafefromcollapse．Consideringofmemberbucklingresultsinmoreplastichinges，buthaslittleeffectondy

7、namicdisplacements．Itisalsonotedthatmemberbucklingmaycausefailureofthestructuresunderstrongearthquakeandlowerthecapacityoftheearthquakeresistanceofthestrucmre．Keywords：Large—spanspatialstructure，strongearthquake，elasto-plastictimehistoryanalysis，hyperesismodelforaxiallyloadedmembers，m

8、ember