单层柱面网壳结构动力性能分析

【摘要】： 众所周知,现在大跨结构中,网壳结构相对于其他空间结构,由于其力学的合理性与生产的经济性很好的结合到了一起,加工可以标准化、规格化;其轻型化的特征为材料运输、安装施工等带来了极大方便;设计手段方法相对于其他空间结构都已比较成熟,这些都决定了网壳结构相对于其他空间结构应用更多,更广。目前关于网壳结构的静力稳定问题已经得到了很好解决,然而针对其动力性能研究还不完善,对其抗震性能的研究还不够,特别是单层柱面网壳。基于此类原因,本文在大量数值分析的基础上,对单层柱面网壳的自振特性以及其抗震性能进行了一定研究。 首先,在查阅大量国内外相关文献资料的基础上,简单回顾了网壳结构的发展、国内外研究现状及其在工程实践中的应用情况;简介了本文的单层柱面网壳结构的课题背景、国内外研究现状及工程应用情况,并明确了本文的主要研究内容。 其次,介绍了单层柱面网壳结构的有限元基本方程及非线性方程组求解方法。以及简单介绍了ANSYS分析软件特点以及其中各单元特性。概括了现有成熟的单层柱面网壳静力特性。为后继分析结构的动力性能,奠定基础。 接着,采用结构动力学理论以及子空间迭代法对单层柱面网壳结构进行自振特性分析,了解了单层柱面网壳结构各阶频率及对应的振型以及结构各向刚度分布的情况,掌握了单层柱面网壳结构的基本白振特性。研究了矢跨比、屋面质量、长跨比、跨度等不同参数对单层柱面网壳结构自振特性的影响,分析了单层柱面网壳结构的频率和对应的振型在不同参数下的变化情况以及其质量和刚度是否匹配的问题。 然后,利用空间多维地震振型分解反应谱法研究了单层柱面网壳结构在多遇地震下的抗震性能问题,分析了单层柱面网壳结构节点的位移时程曲线。主要采用时间历程分析法对单层柱面网壳结构进行动力分析,并讨论和分析矢跨比、屋面质量、长跨比、跨度等对单层柱面网壳结构各方向动内力的影响以及结构的动内力和动位移在不同参数下的变化情况。通过对单层柱面网壳结构体系在地震作用下的受力性能作了较深入的研究,从而得出一些有益于结构设计的结论。 最后,在对单层柱面网壳结构进行系统研究和分析的基础上,对该结构的动力性能做出了评定,并对全文的研究工作进行了总结,对需要改进之处以及今后须进一步开展的研究工作提出了建议。