随着我国生产力的发展,大容量储罐应用越来越广泛。肋环型加劲浅球壳因具有出色的空间受力性能,常用于储罐顶盖结构和储气罐的活塞结构。随着我国对建筑结构的抗震性能要求愈加严格,大型肋环型加劲浅球壳结构的抗震性能研究较为欠缺。本文以华东某30万m3气柜顶盖为背景,将模态试验、数值模拟与理论分析相结合,对其自振特性进行研究,进而采用时程分析法和振型分解反应谱法研究其抗震性能,探讨合理的抗震分析方法。主要研究内容和结论如下:1.肋环型加劲浅球壳缩尺模型的数值模拟分析和模态试验研究。根据华东某30万m3气柜工程资料,建立1:15的顶盖结构有限元缩尺模型,通过Block lanczos法计算得出结构自振频率和振型。依据有限元缩尺模型制作了三个试验模型,并进行动力特性测试。有限元分析结果和试验数据对比分析表明该结构以竖向振动为主,且二者的前五阶自振频率吻合较好,验证了有限元模型分析的准确性。2.肋环型加劲浅球壳缩尺模型自振特性的影响因素分析。通过建立不同支座形式、开口形式、顶壳厚度、矢跨比的有限元模型,分析四种参数的变化对结构自振频率和振型的影响。研究结果表明:支座形式的影响很小,顶板厚度和矢跨比的影响较大,开口形式的影响显著。3.不同开口形式的大型肋环型加劲浅球壳第一阶自振频率的计算公式拟合。改变顶壳厚度和曲率半径等参数,建立24种实体有限元模型,通过模态分析获取开口和闭口两种结构形式的第一阶自振频率数据和振型图像,借鉴光面球壳的自振频率计算公式,通过Origin软件拟合相关系数,得到开口、闭口两种肋环型加劲浅球壳的基频简化计算公式。4.大型肋环型加劲浅球壳的时程分析法地震响应分析。建立大型肋环型加劲浅球壳实体结构的有限元模型,利用时程分析法计算实体结构在四条典型地震波的X向、Z向、XYZ三向(X方向为主)、XYZ三向(Z方向为主)作用下动力响应,分析其应力和变形的变化规律。结果表明:开口和闭口两种结构形式的最大动力响应分别位于内环梁和壳顶位置;两种结构形式的竖向(Z向)地震响应均较其他方向的响应明显增大。为方便计算,可取Z向单维地震作用进行该类结构的时程响应分析。5.大型肋环型加劲浅球壳的振型分解反应谱法地震响应分析。通过对两种开口形式的结构进行振型分解反应谱法分析,得到相应的动力响应数据。分析结果表明:两种结构的基频均较大,平面外刚度高,抗震性能好。应用振型分解反应谱法进行结构抗震分析时,应考虑主要整体结构振型,忽略其他局部振型的影响。6.大型肋环型加劲浅球壳结构抗震分析方法的建议。对比结构两种开口形式的时程分析法和振型分解反应谱法的计算结果,建议在进行地震响应分析时,对开口结构应选用振型分解反应谱法;对于闭口结构,应同时采用时程分析法与振型分解反应谱法进行分析,取最不利分析结果判断结构抗震性能。