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双层球面网壳结构阻尼替代杆式构件减震控制研究

李友明  
【摘要】:大跨度网壳结构越来越多地受到亲睐,相应地该结构的减振控制也成了面临解决的问题。杆件式阻尼器减振控制是一种十分有效的被动减振控制方法。它通过增加结构的阻尼,耗散结构的振动能量来达到减小结构的振动响应的目的。由于该方法控制效果好、易于施工、经济效益好等优点,在实际网壳结构振动控制中具有广泛的前景。由于杆件式阻尼器减振控制的特殊性以及目前对于其研究的不完善(尚只在柱面网壳结构中进行了数值模拟和试验分析),因此本文对球面网壳结构进行该方法的大量工况下的数值模拟是十分必要的。 本文采用目前通用的大型有限元分析软件ANSYS(?),以双层40米跨K8型球面网壳为研究对象,建立了无控、其他各种阻尼杆件替换布局和各种阻尼参数的三维空间模型,分别对各种模型输入EI-Centro波,并分别进行了多遇及罕见地震作用下的弹性时程反应分析,对它们的抗震效果进行了比较,并进行动力全过程计算分析,最终得出结论。这些内容具体包括: 阻尼替代杆式构件的布局研究。双层网壳结构杆件众多,替换不同的杆件必定有不同的控制效果。根据杆件位置所属不同,选取了15种典型的替换布局。将替换杆件后网壳的地震反应与无控时的地震反应比较分析,统计后得到替换布局的控制规律。 结构控制的参数影响分析。为清晰的理解阻尼替代杆式构件控制方法对网壳结构的控制作用,对双层球面网壳及阻尼杆件等进行了多个参数的分析,阐述了阻尼杆件的阻尼系数、刚度、地震加速度幅值、网壳跨度等对控制效果的影响,通过统计分析,了解该减震控制方法的影响因素及特点。 进行网壳的动力失效分析。为了解阻尼替代杆式构件替换对网壳结构动力失效临界载荷的影响,对无控网壳和有控网壳进行了全过程分析,根据结构响应指标分析其失效机理,并比较临界载荷,认识该控制方法对网壳结构动力失效临界载荷的影响。 分析表明阻尼替代杆式构件控制方法是一种十分有效的减震方法,在多遇及罕遇地震作用下,均能很好的发挥耗能减震作用,结果表明各种地震响应均明显下降,网壳结构的抗震性能明显改善;同时控制后网壳结构仍然有很好的稳定性,动力失效时的临界载荷比较无控网壳无明显降低,有力的保证了网壳结构的安全性。。通过数值分析说明了该控制方法可取,为双层球面网壳减震控制指明了一个方向,应用于实际仍需要更深入的研究。


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