行波地震作用下大跨度弦支穹顶结构的动力稳定分析

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弦支穹顶结构是基于整体张拉的概念,将上部单层球面网壳和下部张拉结构体系结合起来的新型复合空间结构。目前对弦支穹顶结构在地震作用下的稳定性分析主要局限于中小跨度,且多为一致激励。而对于大跨度弦支穹顶结构,多点激励效应不可忽略。本文利用ANSYS有限元软件对大跨度弦支穹顶结构进行了一致激励和多点激励作用下动力稳定性分析。主要内容和结论如下:1、当矢跨比较大时,在合理的预应力范围内,预拉力越大的弦支穹顶结构的极限稳定承载力一般会越大。但当矢跨比较小时,预拉力越大的弦支穹顶结构的极限稳定承载力反而更小。对矢跨比不同,而预拉力相同的弦支穹顶结构而言,在相同地震波作用下,矢跨比越大的弦支穹顶的极限稳定承载力会更高。2、矢跨比和拉索预应力值相等的弦支穹顶结构,在同等强度的El-Centro波和Los-Angeles波激励下,El-Centro波地震激励时的结构极限稳定承载力会高一些,这主要是大跨度弦支穹顶结构前几阶自振周期一般均小于1s,而在0~1s区间,Los-Angeles波的反应谱值明显大于El-Centro波。3、考虑行波效应,分别计算了在不同视波速作用下,120m大跨度弦支穹顶结构在竖向、水平双向和三向地震作用下的动力稳定性,分析了考虑行波效应地震激励下的弦支穹顶结构动力响应规律,并与弦支穹顶结构在一致激励作用下的动力响应进行对比分析。分析结果表明:在竖向行波地震作用下,结构稳定承载力下降较小,行波效应影响较小;水平行波地震作用下,由于行波效应导致拉索的预应力产生一定程度的松弛,结构的极限稳定承载力下降非常明显,行波效应影响较大;三向行波地震作用下,结构的稳定承载力下降也是非常明显,且三向行波激励下的结构极限稳定承载力与水平双向行波地震激励时的极限稳定承载力极其接近,这说明结构稳定承载力主要由水平行波地震分量控制。本文的研究成果不仅可以为工程设计提供参考依据,而且可以为完善相关技术标准提供理论依据。
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