某双层椭球面网壳屋盖结构的地震响应及稳定分析

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网壳结构是一种典型的空间网格结构体系,有其固有的力学特性。空间结构由于其独特的建筑特性以及良好的结构性能,在许多国家都得到了迅速的发展。然而由于各种各样的结构事故不断涌现,这不得不引起人们对其力学性能的重视。本文以某体育场屋盖为工程背景,以设计后满足规范各项要求的双层椭球网壳结构为研究对象,利用SAP2000大型有限元分析程序对该结构进行了静力阶段、地震响应以及稳定性能的分析,主要内容如下:1.首先介绍了该网壳结构的工程概况,结构形式,作用工况以及组合,然后采用SAP2000程序对该结构进行线弹性计算,对该结构在各种工况下的支座反力、节点位移、杆件轴力进行计算分析,为后续的地震响应及稳定性分析提供基础。2.通过对该网壳进行自振特性分析,分析结果表明该网壳自振频率分布密集,竖向振型较多,在采用振型分解反应谱法进行后续分析时,必须考虑振型耦合的影响,而且需要考虑相对更多的振型数才能使计算结果相对准确。3.利用振型分解反应谱法对该网壳结构进行了三向地震单独作用下的地震响应分析,给出了在各种地震工况下网壳上弦、下弦的肋杆和环杆以及腹杆的动内力的变化规律。指出在Z向地震作用下,结构的地震响应要远比水平地震剧烈的多,而且其杆件动内力分布规律也与水平地震有所不同。4.基于稳定理论,对该结构进行了4种工况下的线性屈曲分析,考虑了初始缺陷的影响,并进行几何非线性分析。通过两种不同的方法得到的荷载位移曲线求出结构在几何非线性作用下的稳定安全系数,并对其弹性失稳全过程进行分析。结果表明,位移增量法的结果更为准确,线性屈曲分析的安全系数偏大,只能作为非线性分析的上限值考虑;而初始缺陷对安全系数影响不大,几何非线性的影响较大,得出双层椭球网壳稳定性分析应该考虑几何非线性的影响。本文对该双层椭球面网壳屋盖结构的地震响应及整体稳定性做了探讨,介绍了此类网壳结构在计算分析中的有关问题,可供类似工程作为参考。
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