浅谈大跨度空间结构风振和地震响应分析——程序编制和实用方法

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1、浙江大学硕士学位论文大跨度空间结构风振和地震响应分析——程序编制和实用方法姓名：王彬申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：罗尧治200706012007年度浙江大学硕士学位论文摘要和目录王彬大跨度空间结构风振和地震响应分析——程序编制和实用方法论文摘要随着工程技术的进步，现代大跨度空间结构，体系日益新颖，形式日益复杂，规模日益庞大。这对该类结构的分析计算工作提出了更高的要求。一方面，近来以来，大跨结构的静力计算、优化设计、位移跟踪等理论和方法已经比较成熟；另一方面，大跨结构的动力响应计算分析方法仍然比较薄弱，风振、地震响应的

2、计算结果可靠性、准确性不易保证。然而，由于空间结构自重较轻，刚度不大，动力荷载可能在设计中占据控制地位，值得深入研究考察。基于vC++语言编制了大跨度结构风振系数计算和结构动力时程分析程序；在此基础上，对大跨度空间结构风振响应和地震响应的时频计算方法作了深入考察，对其中关键参数作了说明和建议；并且提出了可供工程设计参考的实用计算方法。首先，本文总结了脉动风荷载的表述方法以及随机振动的基本理论，详细分析风振响应计算的频域法，以及位移和内力风振系数的表达方法，提出一致风振系数的概念。通过引入应变能概念，解释了模态贡献，建议了合理截断

3、数。通过大量的实例计算，考察各种参数在常用变化范围内变化对风振响应的影响，提出了双层柱面和球面网壳的风振系数取值公式。文中列举了一些工程结构的位移风振系数分布图。其次，本文详细研究了大跨度空间结构抗震计算之振型分解反应谱法。笔者认为现行规范对于参振模态的规定过于笼统，仿照高层结构计算中的相关概念，推导了大跨度结构的振型参与质量和振型参与系数的概念和计算方法，并利用之确定合理的参振模态。针对未知高阶模态可能贡献较大的情况，提出基于残量的虚拟模态法，可有效补充未被计算的高阶模态。最后，本文研究了大跨度空间结构动力响应时程分析方法，基

4、于隐式积分(NewmarLWilson-0)格式编制了空间结构动力时程计算程序；阐述了适合大跨度空间结构计算的非线性隐式迭代格式；并结合工程算例比较了振型分解反应谱法和动力时程分析法的计算结果，认为地震振型分解反应谱法的计算结果不一定保证超过时程计算的最大值，因而对大跨空间结构进行时程分析是非常有必要的。关键词：大跨度空间结构、风振响应、地震响应、风振系数、应变能、振型分解反应谱法、振型参与质量、虚拟模态法、动力时程分析、隐式积分法、几何非线性有限元法。2007年度浙江大学硕士学位论文摘要和目录王彬Researchondynam

5、icresponsesoflarge—spanspacestructuressubjectedtowindandearthquake：SoftwaredevelopmentandpracticaldesignmethodAbstractLarge·spansp砒ialstructureshavebeenappliedwidelyinmanyfields，withnewformsandsystemsfrequentlydevelopedbycivileng．mee硌．Tdlnow,greatucheivementshavebeen

6、madeonstaticanalysisofthesestructures,includingbranchessuchasmechanicsolIItiorLdesignoptimizationanddisplacementtrace，otc．However,dynamicresponsesolutionisstilladifficultproblem,forthereliabilityandaccuracyarenotnecessarilyensured．Tolight-weight,low-stiffnesslarge-sp

7、ansturctures，dynamicresponsescouldbeadominantconsiderationindesignprocess，thus．enoughemphasisshouldbelaid011dynamicproblemssuchas晰ndorearthquakeinducedvibrations．Inthepaper,thoroughreviewandresearchaleputonsolutionofwindandearthquakeinducedresponsesforin．e-spanspatia

8、lstructures，inwhichsomekeyparameters,c晷superpostionedvibrationmodenumber,melaboratedorspecified．Furthermore．practicalcalculationmet