拉索预应力球面巨型网格结构的地震响应及减震控制研究

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拉索预应力球面巨型网格结构是一种通过引入预应力拉索而形成的自平衡结构体系,它比传统的网壳结构具备跨越更大空间的能力,在同等设计条件下可以同时满足稳定性和节约钢材的要求,且具有充分发挥材料的性能,提高结构的极限承载能力以及经济效益显著等优点。因此,拉索预应力球面巨型网结构是一种具有良好的应用前景的大跨度网格结构体系,对此进行结构性能的分析研究具有十分重要的意义。本文以有限元理论为基础,利用ANSYS软件为分析工具,重点研究拉索预应力球面巨型网格结构在地震作用下的地震响应特性并对其进行减震控制。本文所做的工作如下:首先对本文用到的结构抗震分析理论进行了阐述,包括利用子空间迭代法对反映结构自振特性的动力方程进行求解得到结构的振动频率,以及求解结构地震响应的时程分析中的Newmark法和地震波的选取。矢跨比作为结构的重要参数,研究了在常遇地震作用下不同矢跨比的四种布索方案的结构对应的最优预应力范围,以求为拉索预应力球面巨型网格结构的抗震设计和施工提供可靠的理论依据。同时,通过比较各布索方案的最优预应力值以及施加预应力的效果知道,对周边交叉布索方式的结构施加预应力的效果最为显著,从而选择这种结构作为地震响应分析的典型结构。详细分析了周边交叉布索方式的拉索预应力球面巨型网格结构,考虑主体结构单独承载和子结构参与的协同承载两种情况,在不同地震波作用下的地震响应以及在常遇地震和罕遇地震作用下的地震响应,从中找出结构在承受地震荷载时的薄弱环节。为了减轻结构在地震荷载作用下的反应,提高结构的抗震能力和防灾性能,本文选取了一种新型的由形状记忆合金(SMA)和摩擦材料复合而成的阻尼器对结构进行振动控制。通过输入三维的EL centro地震波,研究分析了复合摩擦阻尼器对结构在罕遇地震作用下的减震效果。
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