考虑支承刚度影响的弦支穹顶结构地震动响应分析

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弦支穹顶结构近几年在我国发展迅速,已陆续在国内若干重大工程中得以应用。其形体优美,受力合理,能够跨越大空间,对此种结构的研究有助于提升我国在大跨度空间结构领域的实力。  多年以来,大跨度空间结构的上部屋盖和下部支承是分开进行设计的,但结构本身是一个整体,应该对其进行整体分析。本文以一跨度为60m的弦支穹顶结构为研究对象,通过有限元分析软件ANSYS对其进行了形态分析,预应力优化分析、特征屈曲分析和振型分析。建立了三种下部支承刚度不同的整体模型,对比了三种整体模型和单独模型分别在单向和三向地震动作用下的动力响应,本文的主要内容和结论如下:  (1)运用张力补偿法对弦支穹顶结构进行了形态分析,并求出了结构在预应力平衡态下的初应变;预应力优化分析需要合理设置设计变量的范围,以单一目标变量作为优化目的优化分析有其局限性。弦支穹顶结构的基频较小,频率的增长为“阶梯型”增长,其振型密集且具有明显的对称性。支座的不同设置对其振动性能影响较大,故需要考虑下部结构的支承作用。  (2)整体模型和单独模型在单向地震动作用下,节点位移幅值随着下部结构刚度的增大逐渐变小;杆件轴力振动主要集中在开始,随后的振动逐渐趋于平缓。整体模型中上部网壳杆件和撑杆的轴力振动幅值要比单独模型中的大,整体模型中的环索和径索轴力振动幅值要比单独模型中的小。整体模型和单独模型在三向地震动作用下,节点竖向位移幅值要比水平向的大,杆件轴力振动性质与其在单向地震动作用下的差异不大。
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