【摘要】：在社會發(fā)展的歷程中,結構工程師們從未放棄過對于高度更高、跨度更大的建筑結構的追求�？茖W技術水平的不斷提高,經(jīng)濟的日益發(fā)達,使得更多這樣宏偉的建筑結構得以實現(xiàn)。目前,研究者們已將結構的跨度放眼至千米級,并且已有研究表明凱威特型、短程線型以及三向網(wǎng)格型巨型網(wǎng)格結構在800m的跨度下具有良好的靜力性能和穩(wěn)定性,因此,結構在地震作用下是否還能表現(xiàn)出如此優(yōu)異的動力性能值得進一步進行研究探索。本文以800m跨度的凱威特型、短程線型及三向網(wǎng)格型巨型網(wǎng)格結構為研究對象,建立其有限元模型,以研究結構的動力特性,通過對結構分別進行多遇與罕遇地震作用下的相關分析,選出在800m跨度下性能較為優(yōu)秀的結構方案。主要包括以下研究內容:應用大型通用有限元計算分析軟件ANSYS自帶的APDL參數(shù)化語言編制模型自動生成程序,對幾何模型進行滿應力選桿,得到用于抗震分析的有限元模型。對結構進行模態(tài)分析,得到了結構的頻譜特性和振型特點,計算得出了結構的瑞利阻尼,確定了應用振型分解反應譜法對結構進行計算時進行振型組合的振型階數(shù)。計算了結構在單維和二維地震作用下的響應,研究了地震的方向性對結構響應的影響。對三種球面巨型網(wǎng)格結構方案,在5條調幅至多遇地震強度的地震動作用下,計算了結構的響應,得到了結構的響應特點,總結了多遇地震作用下結構的響應規(guī)律。研究了振型分解反應譜法對于該類結構抗震計算的適用性。研究了短程線型和三向網(wǎng)格型巨型網(wǎng)格結構在罕遇地震作用下的響應,并將其與多遇地震作用下得到的彈性計算結果進行對比,總結了結構在罕遇地震強度下的彈塑性響應規(guī)律。對結構的塑性發(fā)展進行了探索,研究了結構塑性發(fā)展的過程和塑性的分布情況。綜合考慮在多遇和罕遇地震作用下的抗震性能,比較得出了三種結構方案在800m跨度下的適用性,得出了抗震性能較為優(yōu)異的結構方案。
【圖文】：

建筑結構使用的材料從混凝土到鋼材、鋁合金，跨度也從幾十米達到了幾百米之多，結構形式更是復雜多樣[3]。二十世紀九十年代初建成的日本福岡體育館，跨度 222m，其屋蓋為雙層網(wǎng)殼的可開合屋蓋，，如圖 1-1b；英國為慶祝千禧年的到來，與世紀之交建成了 千年穹頂 ，跨度 320m，該結構由 12 根 100 米高的鋼桅桿支撐起整個屋蓋結構，是一種混合結構形式，如圖 1-1c。進入 21 世紀以后，跨度達300m以上的建筑不斷涌現(xiàn)，這其中就包括我們2004年建成的跨度360m的南京奧體中心[4]，曾作為 2005 年全國十運會、2013 年南京亞青會和 2014 年南京青奧會的主會場；2004 年建成的跨度 312m 的重慶奧體中心袁家崗體育場[5]；以及 2008 年建成的北京奧運會的主場館，跨度 296×332m 的“鳥巢”。a) 世紀會堂（1913 年） b) 日本福岡體育館（1993 年） c) 千年穹頂（1999 年）

其陳述了未來新型城市為人類帶來的舒適、節(jié)能、與自然相協(xié)調的理想封閉式城市環(huán)境�？梢姡こ處焸円褜⒁曇巴断虺罂缍冉Y構，建造千米級城穹頂也為結構工程師們帶來新的挑戰(zhàn)。近幾十年來，雖然建筑的跨度已得到很大的延伸，由上所述，跨度突破 30的建筑已不在少數(shù)，但仍與千米級的城市穹頂相差甚遠。隨著結構跨度的增加與之相匹配的結構形式將更為復雜，同時，結構桿件數(shù)目增多，結構自重更大對結構自身的承載能力要求更高，這些問題都將為結構的設計、靜力、動力以穩(wěn)定性的計算和分析帶來問題和挑戰(zhàn)。a) 曼哈頓穹頂（跨度：3200m） b) 北極充氣穹頂（跨度：2000m）
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU399;TU352.11

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 賀擁軍;李練兵;周緒紅;;行波激勵下圓柱面巨型網(wǎng)格結構的地震響應分析[J];土木建筑與環(huán)境工程;2012年02期

2 賀擁軍;李佳;周緒紅;;球面巨型網(wǎng)格結構的構成、支承方式與力學模型[J];湖南大學學報(自然科學版);2007年03期

3 鄧開國,李巧,賈志濤;重慶袁家崗體育場網(wǎng)殼罩棚結構設計[J];建筑結構;2005年08期

4 賀擁軍,周緒紅,董石麟;圓柱面巨型網(wǎng)格結構地震響應時程分析[J];湖南大學學報(自然科學版);2005年03期

5 賀擁軍,周緒紅,董石麟;平板網(wǎng)架子結構圓柱面交叉立體桁架系巨型網(wǎng)格結構的動力特性研究[J];建筑科學;2003年05期

6 賀擁軍,周緒紅,董石麟;叉筒網(wǎng)殼子結構圓柱面交叉立體桁架系巨型網(wǎng)格結構的穩(wěn)定性研究[J];建筑結構學報;2003年02期

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8 賀擁軍,周緒紅,董石麟;圓柱面桿系巨型網(wǎng)格結構的計算方法與優(yōu)化分析[J];建筑結構學報;2001年05期

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相關會議論文 前3條

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3 范峰;崔航宇;沈世釗;;單層球殼結構彈塑性抗震性能分析[A];第九屆空間結構學術會議論文集[C];2000年

相關博士學位論文 前1條

1 任俊超;大跨空間斜拉結構的抗震反應分析與設計方法研究[D];同濟大學;2007年

相關碩士學位論文 前10條

1 馮俊敏;800米超大跨雙層網(wǎng)殼結構抗震性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

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3 李發(fā)山;凱威特球面巨型網(wǎng)格結構靜力性能與地震響應研究[D];西安建筑科技大學;2014年

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8 陳凱;張拉柱面巨型網(wǎng)格結構靜、動力性能研究[D];西安建筑科技大學;2008年

9 郭宏超;球面巨型網(wǎng)格結構的動力特性及地震響應研究[D];西安建筑科技大學;2008年

10 杜文風;圓柱面巨型網(wǎng)格結構的動力性能及動力穩(wěn)定性研究[D];浙江大學;2004年

本文編號：2599446