考虑底部框架共同作用下单层网壳的非线性动力分析

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网壳结构具有刚度大、自重轻、造型丰富美观、综合技术指标好等特点,是大跨度空间结构的主要结构形式之一。目前,国内文献在网壳结构静动力性能的研究领域取得了很多成果。但是,这些研究成果大多是将下部的支承体系与上部的网壳结构分开考虑,以简支或固支边界来模拟网壳结构的支承情况,进行独立的力学性能计算。事实上,大多数网壳结构支承在底部框架上,地震荷载通过地面运动传给支承框架,而后由框架传给网壳。若不考虑底部框架结构的影响而研究空间结构的抗震性能,将会与实际情况产生较大的偏差。因此,对考虑底部框架共同作用的网壳结构在地震作用下的动力分析的研究有着重要意义。本文针对目前计算分析网壳结构所采用的方法中存在的不足,结合最近的参考文献,在前人的工作基础之上,考虑K8网壳与下部支承结构空间的整体协同工作,运用非线性有限元理论和有限元分析程序州SYS,把网壳结构与下部支承体系作为一个整体结构体系进行分析。分析过程中,为了计算钢网壳和钢筋混凝土框架组成的整体结构的阻尼比,首先对整体结构体系进行静力分析,得到梁单元的梁端弯矩;其次对整体结构体系进行模态分析,研究整体结构体系的自振特性,得到整体结构体系的固有频率;然后,使用位能加权平均法计算考虑底部框架共同作用下单层网壳结构的阻尼比;最后,对整体结构体系进行动力时程分析,得到网壳结构各个节点的节点位移、节点加速度和各个杆件的轴力,做出了网壳结构的节点位移时程曲线、节点加速度时程曲线和网壳杆件轴力的动内力时程曲线。从而研究框架结构对网壳结构抗震性能的影响。同时,本文通过变换框架结构的刚度,进而研究不同框架刚度对网壳结构抗震性能的影响。最后对考虑底部框架共同作用的单层网壳结构今后的研究方向提出展望。
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