天津西站站房结构地震响应及极限承载力分析

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对于大跨度空间结构,地震动空间变化的影响不容忽略,如何正确计算该类结构的地震响应是急待解决的课题。本文围绕这一课题,模拟了多点激励地震动,建立了多点激励大跨度空间结构地震时程分析方法,将动态增量法引入到大跨度屋盖结构的极限承载力研究中,并基于此分析了天津西站站房结构在多点激励下的动力响应和极限承载力。具体的研究工作如下:(1)大跨度空间结构多点激励地震动的模拟。选取合适的相干函数模型和功率谱模型,基于谐波叠加法编制了多点激励地震动的模拟程序,通过对所生成地震波的基线校准和频域变换,验证其有效性。(2)结构多点激励地震响应时程分析方法的建立。推导了基于大质量法的大跨度空间结构多点地震激励运动方程,并由此建立了多点激励地震响应的时程分析方法,对该方法的有效性进行验证。(3)天津西站站房结构地震响应分析。应用有限元软件ANSYS,建立了天津西站站房结构精细化有限元模型,并选取多个地震行波视波速,分析该结构在一致激励、行波激励和多点激励下的地震响应特点。(4)天津西站站房结构极限承载力分析。将动态增量法引入到站房类大跨度屋盖结构的极限承载力分析中,建立了合适的指标,研究了天津西站站房结构在多点激励下的破坏模式和极限承载力。研究表明:本文所编制的程序能较好的模拟多点激励地震动;结构多点激励地震响应时程分析大质量法具有较高的精确度;对于天津西站站房结构,行波效应和部分相干效应会影响杆件的内力且影响的程度与视波速的选取有关;对于不同位置的结构杆件,行波效应和部分相干效应的影响也有所不同;结构的破坏模式在一致、行波及多点激励下均为由塑性发展到一定程度的强度破坏,结构极限承载力由于行波效应和部分相干效应的影响而发生变化。
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