收藏本站
《哈尔滨工业大学》 2014年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

单层球面网壳结构地震空间效应研究

李玉刚  
【摘要】:地震动传播至结构场地时具有空间相关性和相干性,考虑地震动空间相关性和相干性的多点输入比一致输入更符合实际。由于在有效的历史地震动记录中很难选取到与预先定义的支座布置、震级(或烈度)和震中距等信息相匹配的数据,因而需要模拟符合要求的地震动记录。空间相干性对结构地震反应的影响已有调查但空间相关性和相干性对单层球面网壳结构地震反应的影响还没有研究过。此外,即使在一致输入下,网壳结构时程分析用地震动记录数量及其统计学依据还是未知的。网壳结构因其具有自重轻、结构刚度好等一系列特点,在体育场馆等建筑中获得了大量应用。地震是结构服役期内可能承受的主要动力作用之一,因此研究网壳结构设计或校核用地震动记录数量以及多点输入下的地震反应是有必要的。主要研究内容和成果如下:1、行波输入下网壳结构地震反应的影响因素分析计算不同跨度、不同屋面质量、不同矢跨比和不同杆件截面尺寸的无下部支承单层球面网壳结构在行波输入下和一致输入下的地震反应,分析网壳结构地震空间效应与结构参数和地震动参数的关系。结果表明:地震空间变化性对网壳的影响程度与结构和地震两方面因素密切相关,是否考虑地震空间变化性须由这两方面因素综合确定。2、随机空间相干相关激励作用下网壳结构地震反应分析运用扩展随机点源法来模拟地震动记录,并将模拟记录应用于单层球面网壳结构,旨在调查空间相干相关多点输入下结构反应与一致输入的差异,评价空间相干性和空间相关性对结构地震反应的相对重要性,并进而估计地震空间相关和相干的不确定性对网壳结构反应统计值的影响,分析结果表明,傅立叶幅值谱的空间相关性对结构地震反应有很大影响,同时考虑空间相干性和空间相关性是非常重要的。与空间相干相关多点激励下获得的结构反应相比,一致输入会严重低估地震荷载效应。3、支承刚度对空间相干相关激励下网壳地震反应的影响通过参数分析来调查空间相关性和相干性对不同刚度下部支承的网壳地震反应的影响。从时程反应中提取不同刚度下部支承结构网壳的地震反应的统计值,并且与一致输入下获得的结果比较。结果表明考虑空间相干性和相关性是重要的,特别是对于下部支承结构刚度较大的网壳结构。分析结果也说明,在空间相干相关地震激励下,较柔的下部支承结构可以起到一个“基础隔震”系统的作用,从而减小在较大地震作用下结构屈服或损伤的程度。随着下部支承结构刚度的增加,采用一致输入假设对于网壳杆件轴力会被低估25%以上,对于柱底剪力会被低估超过100%。4、三维空间相干激励下网壳结构强震反应分析基于一个现有相干函数模型的形式,对SMART1和LSST台阵记录统计回归,获得了适用于网壳结构的相干函数模型。应用该相干函数模型模拟地震动。采用荷载域全过程分析方法,分析空间相干性对无下部支承和有下部支承的网壳结构三维地震反应的影响。分析结果表明:地震空间相干性在两个水平方向和竖直方向上对网壳结构均有不同程度的影响,同时考虑地震三个分量的空间相干性是必要的;下部支承结构可以有效地吸收输入地震动的差异,从而减小了地震空间相干性对网壳结构的影响。5、地震动记录数量和调幅对网壳结构地震需求统计的影响对常用地震动强度参数的考虑因素进行分析,按是否考虑结构的动力特性将其分为地震动绝对强度和地震动相对强度,提出了一种可用于工程的地震动相对强度参数即敏感频率反应谱值Sa(fp)。对由最少数量地震动记录获得的单层球面网壳结构反应的统计值进行评估,分析基于峰值加速度和加速度反应谱调幅地震动记录对单层球面网壳结构地震反应统计值的影响。计算了166条地震动记录分量作用下网壳结构的时程响应,分别考虑所有地震动记录和按规范标准随机选取3条或7条记录,获得了网壳结构杆件轴力和基底剪力的统计值。结果可用来建议单层球面网壳结构分析或设计用地震动记录数量以及地震动记录调幅首选地震动强度参数。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU311.3;TU399

手机知网App
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026