长悬臂空间钢桁架结构抗震性能研究

作     者：徐传光 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李天

授予年度：2014年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：长悬臂 空间桁架 动力响应 反应谱分析 时程分析 

摘      要：长悬臂空间钢桁架结构能够满足现代体育场罩棚轻盈美观、造型新颖的建筑美学要求，在实际工程中得到了越来越多的应用。然而此类结构需考虑多种荷载及作用，结构复杂，特别是在高烈度区，地震响应影响因素更难以把握，加之体育场在现代生活中越来越重要的地位，加强对长悬臂空间钢桁架结构的抗震性能研究显得尤为迫切。 本文以河南省某市中心体育场罩棚工程为研究对象，应用MIDAS有限元分析软件，采用不同的抗震分析方法对长悬臂空间钢桁架结构的地震响应进行了深入分析，具体如下： 1.进行长悬臂空间钢桁架结构自振特性分析。在简要阐述动力特性理论和工程背景的前提下，利用MIDAS有限元软件建立了长悬臂空间钢桁架体育场罩棚有限元模型，首先进行了静力特性分析，以确定该结构杆件设计的合理性，研究静力响应的特点。在此基础上，对模型进行模态分析，得到了结构的自振特性。为进一步研究该结构自振特性的影响因素，改变结构模型的相关参数，例如悬臂长度、支腿高度、榀间约束等，进行深入对比分析，为该类结构的深入研究提供借鉴。 2.进行长悬臂空间钢桁架结构整体性分析。根据结构受力特点，分别选取分析模型中的单榀结构、三榀结构与整体结构，进行静力作用下以及地震作用下的位移和内力响应分析，同时研究不同结构的自振特性，为结构设计中选取单榀结构或三榀结构进行简要分析，提出一些有益的建议。 3.进行长悬臂空间钢桁架结构地震响应分析。对该类结构分别采用振型分解反应谱法和动力时程分析法进行抗震响应分析，重点考虑了竖向地震作用对该类结构内力响应和位移响应的影响，进行了水平地震作用和水平+竖向地震作用的多种工况的对比分析，以及两种抗震分析方法结果的对比研究，总结出了结构动力响应的一些特点，为类似结构的设计和研究提供了参考。