折板式网架结构的静动力分析

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折板式网架结构是一种新型的空间结构形式,由平板网架单元按照一定规律组合而成,由于其具有力学性能良好、造型优美、施工方便等优点,如今折板式空间网架已经广泛地应用到了各种公共建筑中。本文以某市新建火车站的折板式网架屋盖结构为研究对象,对其在静力以及动力作用下的受力特性进行分析,为以后的设计、施工提供一定的参考。主要内容如下:1.屋盖与支座之间的连接分别采用固接和铰接形式,使用ANSYS有限元分析软件对折板式网架结构进行重力作用下的静力分析,得到结构各个支座的反力,树杈柱的应力应变,树杈柱顶位移以及网架下弦的节点位移,并对比屋盖结构在这两种支座情况下内力和位移的差别,从而了解该折板式网架屋盖结构在这两种支座情况下的静力性能。2.屋盖在铰支座和固定支座这两种情况下,使用ANSYS有限元分析软件中的子空间迭代法(Subspace法)对该折板式网架屋盖结构进行模态分析,得到了该网架结构前50阶的自振频率和振型,并采用时程分析法对该折板式网架结构的抗震性能进行了研究。由结构前50阶振型对比分析得出,结构的频率分布比较密集,在进行地震分析时不仅要考虑低阶振型,还应考虑高阶振型对结构的影响;在8度罕遇地震作用下,采用经过修正后的EI-Centro波对该网架结构进行了一维竖向和水平方向的时程分析。结果表明,在高烈度区,竖向地震对该折板式网架结构的影响是比较明显的。在进行抗震分析时,不仅要考虑水平方向的地震作用,还应考虑竖向地震的作用,而支座的类型对折板式网架屋盖整体结构的动力性能影响不大。3.对本文所做的研究工作进行了总结,得到了一些有参考价值的结论,并指出了一些不足及有待进一步探讨解决的问题。
摘要第3-5页
ABSTRACT第5-6页
第一章 绪论第9-15页
    1.1 引言第9页
    1.2 空间网架结构的发展趋势及研究现状第9-11页
        1.2.1 空间网架结构的发展趋势第9-10页
        1.2.2 研究现状第10-11页
    1.3 本文的研究内容及意义第11-15页
        1.3.1 工程概况第11-12页
        1.3.2 网架屋盖的概况第12-13页
        1.3.3 研究内容第13-15页
第二章 有限元简介及屋盖有限元模型第15-23页
    2.1 有限元分析基本理论简介第15-16页
    2.2 空间梁单元第16-19页
        2.2.1 空间梁单元的位移模式第16-18页
        2.2.2 空间梁单元的单元刚度矩阵第18-19页
    2.3 ANSYS有限元分析软件介绍第19-20页
    2.4 屋盖有限元模型第20-21页
    2.5 本章小结第21-23页
第三章 折板式网架结构的静力性能分析第23-45页
    3.1 支座反力第23-25页
    3.2 树杈柱的应力应变第25-28页
    3.3 树权柱顶位移第28-30页
    3.4 屋盖下弦节点位移第30-43页
    3.5 本章小结第43-45页
第四章 空间网架屋盖结构的动力性能分析第45-91页
    4.1 计算模型第45页
    4.2 屋盖结构的自振特性分析第45-51页
        4.2.1 相关基本理论第45-48页
        4.2.2 屋盖结构自振特性分析第48-51页
    4.3 时程分析法的相关理论第51-54页
        4.3.1 时程分析法的发展与研究概况第51-52页
        4.3.2 建立一致地震作用下的运动方程第52-53页
        4.3.3 建立考虑相位差效应时的运动方程第53-54页
    4.4 屋盖结构的时程分析第54-88页
        4.4.1 地震波的输入第54-55页
        4.4.2 竖向地震作用对支座反力的影响第55-57页
        4.4.3 竖向地震作用对树权柱顶位移的影响第57-60页
        4.4.4 竖向地震动对屋盖下弦节点位移的影响第60-73页
        4.4.5 水平X向地震动对支座反力的影响第73-74页
        4.4.6 水平X向地震动对树权柱顶位移的影响第74-77页
        4.4.7 水平X向地震动对屋盖下弦节点位移的影响第77-88页
    4.5 本章小结第88-91页
第五章 结论与建议第91-93页
    5.1 主要结论第91页
    5.2 建议第91-93页
参考文献第93-95页
致谢第95-96页
攻读学位期间发表的论文第96页
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