球面巨型网格结构的地震响应及振动控制研究

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为了适应球面网壳向超大跨度发展的需要,将巨型网格结构概念和传统球面网壳相结合,提出了一种新的结构形式——球面巨型网格结构,本文以肋环型球面巨型网格为主要研究对象,对其在常遇地震和罕遇地震作用下的地震响应进行了详细的分析,并采用技术比较成熟的粘弹性阻尼器,对结构的地震振动进行控制,主要包括以下内容:讨论了结构在地震作用下动力方程的建立,包括质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵的选取,介绍了求解地震响应的时程分析中的Newmark法,最后根据结构耗能减震原理,确定了本文研究中采用的振动控制元件。引述了球面巨型网格结构的基本自振特性,包括主体结构单独承载及其与子结构协同承载两种情况下的自振频谱规律、结构前面若干低阶振型特征等;讨论了不同地震波对结构地震响应的影响,以及不同维数的地震波的响应差异,并对结构在常遇地震作用下和罕遇地震作用下的地震响应进行了研究,找出了球面巨型网格结构在承受地震荷载作用下的结构薄弱环节,同时对结构的地震响应在各种参数下的变化趋势作了详尽的分析。为了减轻结构地震响应,本文采取被动消能系统中的粘弹性阻尼器对结构振动进行控制。根据粘弹性阻尼器的工作原理,探讨了在有限元分析软件ANSYS中阻尼器的模拟,并根据粘弹性阻尼器的耗能特点,考虑了多种布置方案,比较了不同控制方案中的减振控制成果,得出了对结构振动控制的较优方案。研究证明,该阻尼系统对巨型网格结构的减震控制是有效的,耗散了大部分输入结构的地震能量。最后在结构中布置选定的较优控制方案,对结构在罕遇地震作用下进行弹塑性时程分析,详细研究了节点位移和单元内力减震系数的变化趋势,并对减震系数随结构参数的变化趋势进行了分析。
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