《荷载对凯威特K8型球面网壳结构动力特性影响》-毕业学术论文（设计）.docVIP

l 荷载对凯威特K8型球面网壳结构动力特性影响 摘要：本文建立了凯威特8型单层球面网壳固定铰支座模型和带柱支承结构模型。在三维地震作用下，考察屋面荷载对40m跨度网壳结构动力特性变化的影响。得出下部支承结构对网壳结构动力反应产生较大影响的结论，并对结构分析和设计提出一些参考建议。 关键词：单层球面网壳；柱支承；屋面荷载；时程分析；动力特性 中图分类号：p315文献标识码：a 文章编号： 网壳结构由于造型美观、受力合理等优点在我国得到了广泛的应用，建筑界已给与高度关注[1-2]。随着结构的发展，新型的网壳结构的支承结构越来越细柔，支承部分会产生较大的变形，在结构抗震、抗风过程中，要同主体协同工作，按照固定铰支座简化与实际相差较大。近些年的有些研究[8]和设计已经采用了弹性支座模型来分析网壳，实际上支座刚度对网壳的内力、支座的侧推力以及节点的挠度均有影响。因此对带支承网壳结构整体分析研究是十分必要的。本文以凯威特k8型单层球面网壳结构为例，对结构上下部的动力作用进行研究。 1分析模型的建立 本文采用有限元分析软件建立带柱支承的网壳结构模型。为了考查带下部柱支承后结构动力特性的变化，建立无柱支承结构模型，即固定铰支座结构模型。无柱支承结构模型的建立：将网壳结构简化为空间刚接杆系模型。在模型中结构杆件采用杆单元，选用质量单元进行加载。模型如图1.1所示。带支承柱网壳结构模型的建立：上部网壳结构与固定铰支座相同，下部支承结构采用杆单元模拟下部梁和柱。模型如图1.2所示。 固定铰支座凯维特8型网壳参数：跨度45m、矢跨比1/4，杆件截面ф127×3.5mm，屋面重量为1.25kn/m2、1.65kn/m2、2.05kn/m2，材料为q235钢，假定为双线性随动强化弹塑性材料。带支承柱凯维特8网壳参数：上部网壳与固定铰支座凯维特8型结构相同。下部支承的柱截面选用ф500×16mm，柱高6m，环梁截面为i250×360×16×10mm。 图1.1固定铰支座凯维特8型球面网壳 图1.2带柱支承凯维特8型球面网壳 2 动力特性对比分析 对两种模型输入地震作用elcentro(n-s，1940)波，加速度峰值450cm/s2。所得结果如图2.1~2.9。图中ys为固定铰支座网壳结构模型，zc为带柱支承网壳结构模型。 表2.6数据中我们可以发现，屋面重量增大，网壳的杆件轴力也在不断增长。屋盖重量相同时，与固定铰支座模型相比带柱支承结构的轴力较大。三种不同的屋盖荷载，有柱支承结构与无柱支承结构最大位移发生点完全不同，下部支承结构的简化形式对上部网壳结构变形影响很大。 表2.1 荷载分别为1.25kn/m2、1.65kn/m2、2.05kn/m2 网壳最大位移、最大加速度、最大轴力对比 注：表中数值均为绝对值。 （1）x向位移时程 （1）x向位移时程 （2）y向位移时程 （2）y向位移时程 （3）z向位移时程 （3）z向位移时程 图2.1 重量为1.25kn/m2的结构最大位移时程 图2.2 重量为1.65kn/m2的结构最大位移时程 （1）x向位移时程 （2）y向位移时程 （3）z向位移时程 图2.3重量为2.05kn/m2的结构最大位移时程 （1）x向加速度时程 （1）x向加速度时程 （2）y向加速度时程 （2）y向加速度时程 （3）z向加速度时程 （3）z向加速度时程 图2.4重量为1.2kn/m2的结构最大加速度时程 图2.5重量为1.6kn/m2的结构最大加速度时程 （1）x向加速度时程 （2）y向加速度时程 （3）z向加速度时程 图2.6重量为2.05kn/m2最大加速度时程 图2.7 重量为1.25kn/m2的结构轴力时程 图2.8 重量为1.65kn/m2的结构轴力时程 图2.9 重量为2.05kn/m2的结构轴力时程 屋盖重量不同时，两种模型相比较，无柱支承结构x、y方向的位移时程小。这是因为有柱支承结构支承柱较柔，而无柱支承结构的支座刚度在几个方向均是无穷大。刚度的剧烈变化使结构动力特性发生巨大变化，有柱支承网壳结构上部网壳杆件的位移很大，然而有柱支承结构水平两个位移增大很多，竖向位移数值变化不大。 地震到来时，加速度大，结构将产生激烈的晃动，影响结构正常使用。图2.7~2.9可以知道，相同峰值加速度作用下，有柱支承结构比无柱支承结构的杆件轴力大许多。同样的屋盖重量，从两种模型加速度时程曲线可以看出，与固定铰支座网壳结构相比，带柱支承网壳结构的x、y方向的加速度都比较大。 3 主要结论 最大轴力发生在同一环环向杆件上，随着荷载的增大，同一模型的杆件轴力与荷载增加值呈同倍增加。同一荷载值作用下两种模型的最大轴力相差较大，带柱支承网壳结构模型轴力更大。设计时，如果将有柱支承网壳结构简化为固定铰支座结构进行计算，会使结果偏于安全。 参考文