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《多维地震作用弦支穹顶结构动力稳定及对比分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第7卷第18期2007年9月科学技术与工程Vo.l7No.18Sep.200716711819(2007)18478605ScienceTechnologyandEngineering2007Sc.iTech.Engng.建筑技术多维地震作用弦支穹顶结构动力稳定及对比分析*1王秀丽孙晓骥赵玉慧(兰州理工大学土木工程学院,兰州730050;西安建筑科技大学土木工程学院1,西安710055)摘要弦支穹顶结构是一种新型预应力结构体系,综合了单层网壳结构和索穹顶结构各自的优
2、点。以具有实际工程意义的50m跨度凯威特型弦支穹顶结构作为研究对象,讨论了弦支穹顶结构的动力失稳特点;对比分析结构分别在一维、二维和多维地震作用下的动力稳定性,考虑了矢跨比对结构动力稳定性的影响。为弦支穹顶结构的工程应用提供有价值的参考。关键词多维地震弦支穹顶预应力动力稳定性对比分析中图法分类号TU352;文献标识码A地震时的地面运动是复杂的多维运动。对于复杂的大跨度空间结构,仅考虑一维地震作用是不1分析模型及计算参数[1]够的,应考虑多维地震的联合作用。基于张拉整体思想产生的弦支穹顶
3、结构(Suspendome)可以充典型的弦支穹顶结构如图1所示。其上部结构分利用高强拉索的材料特性,优化结构体系的内力采用单层网壳,通过下部的多个弦支层分布,是一种综合了单层网壳和索穹顶结构优良性组成一种新的结构形式。一个弦支层包括同[2]能于一体的新型结构形式。自弦支穹顶结构于一纬线圈上的一组撑杆及与之相联系的斜索和环1993年被首次提出至今,该结构在国内外均有工程索。该结构综合了索穹顶和单层网壳的优点,弥补[1]应用的实例。然而由于该结构的发展时间比较短,了两种结构的不足。对它的抗震性能
4、尤其是结构在地震等动力作用下十分重要的动力稳定性的研究,还少有文献涉[3-7]及。本文参考实际工程,选取50m跨度凯威特型弦支穹顶结构为分析模型,研究其在多维地震作用下的动力失稳特点,分别计算一维、二维和多维地震作用下的动力稳定性,并考虑了矢跨比对结构动力稳定性的影响。为弦支穹顶结构的工程应用图1弦支穹顶结构示意图提供参考。本文选取跨度为50m、K8型弦支穹顶,建立有限元模型,支座简化为固定铰支座,矢跨比采用常2007年4月26日收到甘肃省建设厅科技攻关项目,用的1/3、1/5、1/7;参照文献[3,6]的
5、结论(布置较(GJK200512)资助第一作者简介:王秀丽(1963)女,辽宁人,教授,博士生导师,少的弦支层有利于提高结构的抗震性能、内侧的环兰州理工大学空间结构研究所所长。向预应力拉索,在地震作用时对提高结构抗震性能*通信作者简介:孙晓骥,兰州理工大学土木工程学院研究生;E作用不明显)设置一圈弦支层;拉索预应力值参照-mai:lenreec@mail2.lut.cn。文献[7]提出的方法设定;假定上部网壳杆件节点18期王秀丽,等:多维地震作用弦支穹顶结构动力稳定及对比分析47872刚接;均布荷载2k
6、N/m,作用于上部网壳节点,具载变化引起结构位移突然增加时的荷载定义为临体模型参数见表1。界荷载。对于该位移荷载曲线,只要拐点足够明采用通用有限元分析软件ANSYS进行双重非显,Budiansky建议把曲线的拐点作为动力失稳的临线性数值计算,计算中考虑梁单元的大变形、大转界点。它的本质是李雅普诺夫(Lyapunov)理论意义[8]角;假定为Rayleigh阻尼,阻尼比取0.02;材料为上的动力失稳。Q235钢,考虑理想弹塑性;考虑结构初始静载,荷载基于BR准则,文献[9]论述了结构动力稳定2采用加速度的方
7、式施加(1Gal=1cm/s,g=9.8m/分析的具体方法:以逐步加大的荷载幅值为参数,2s);地震动输入为El-Centro(1940)南北方向加速对应每一荷载幅值作一次双重非线性动力时程分度记录,按三方向等比例调幅,地震作用持时为10析,记录结构特征响应,绘制荷载幅值与结构特征s,时间间隔20ms。响应的关系曲线,通过该曲线可全面了解随荷载幅值增大,结构动力性状不断变化乃至失稳的全过表1结构参数[10]程。本文采用该方法对弦支穹顶结构进行动力矢跨比1/31/51/7稳定性分析。网壳杆件/mm11441
8、2141334.5撑杆截面/mm8948948943动力稳定性及对比分析拉索截面/mm496.1496.1496.13.1一维地震作用2动力失稳判别方法首先以一个矢跨比为1/3的弦支穹顶结构在水平地震作用下的算例,来说明结构的动力失稳过程和动力失稳特点。多自由度结构体系的动力反应方程为:.....[M]{U}+[C]{U}+[k]{U}=-[M]{Ug}(1)(1)式中:[M]、[C
