大跨度凯威特-联方型弦支穹顶结构在多维多点激励下的地震响应及动力稳定分析

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弦支穹顶是一种新型复合的空间“杂交”结构体系,该结构体系在整体张拉的理念指导下,巧妙的将单层网壳结构与索穹顶结构相互联系,充分利用各自结构的优点,从而使该结构体系的经济性与空间跨越性能都得到大幅提高。然而其跨度越大,发生地震时因为地震动的空间效应,各支承点的地震激励也会出现更大的差异。因此,本文基于有限元软件ANSYS针对120m跨度的凯威特-联方型弦支穹顶进行了静力性能分析,一致及多点激励下的地震响应和动力稳定分析。具体研究内容及主要结论如下:(1)研究了在不同矢跨比、撑杆高度、拉索预应力以及考虑不同初始缺陷下结构静力性能方面的差异。得出矢跨比对其稳定承载能力影响显著;撑杆可以明显的改善弦支穹顶上层网壳的受力性能;拉索预应力水平对于结构支座的径向反力大小基本起着决定性作用;大跨度弦支穹顶是一种缺陷敏感型结构,工程中应对结构初始缺陷加以严格控制。(2)对结构进行一致激励与多点激励下的地震响应分析,发现与前者相比多点激励下的结构响应普遍增大。笔者建议,中小跨度的结构未考虑多点激励进行设计时,构件的抗震验算可以忽略承载力抗震调整系数RE?,以此来中和多点激励对结构的不利影响。(3)分别计算了结构在水平单向、水平双向及三向地震作用下且考虑行波效应的动力稳定性,发现结构的失稳模式基本类似;多点激励作用下,结构的动力稳定承载能力降低;在实际工程应用中,应当避免仅用一条地震波来对结构进行时程分析,应当取多条合理地震波对其进行激励,并考虑最不利的地震激励效应来对结构进行包络设计;大跨度空间结构不仅要考虑单维多点还应考虑多维多点的的地震激励。本文的研究可以为弦支穹顶结构的工程应用以及后续的理论分析提供有价值的参考。
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