《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)抗震分析》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)抗震分析（26頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4章 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的抗震分析,4.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的振動方程和動力特性 4.1.1 基本假定 （1）節(jié)點為空間鉸接節(jié)點，每節(jié)點具有3個自由度。 （2）質(zhì)量集中在各個節(jié)點上。 （3）基礎(chǔ)為一剛性體，各點的運動完全一致。,4.1.2 自由振動方程及求解,設(shè)（4.1.2）式的解為：,（4.1.2）,（4.1.1）,,代入式（4.1.2）,(4.1.3),,（4.1.4）,方程（4.1.4）有n個根,將 回代到式（4.1.3）,得到相應(yīng)振型,4.1.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的自由振動特點,基本周期在0.3s0.7s。,振動特點： （1）頻譜密集，且可能有重根。 （2）周期與L2有關(guān)，也與邊界條件有關(guān)。 （3）振型可分

2、為2大類：水平振型、豎向振型。網(wǎng)架以豎向振型為主。一般，第一振型與靜荷載作用下的位移一致。 4.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析 4.1.4 振型分解反應(yīng)譜法,整個結(jié)構(gòu)體系的位移列向量、速度列向量和加速度列向量可分別表示為:,,(4.1.5a),,,(4.1.5b),(4.1.5c),nn,,地震作用下的運動微分方程為：,,(4.1.1),將(4.1.5a)(4.1.5c)式代入上式并 對方程兩端左乘 得：,,,,(4.1.8),,其中： 為單自由度體系的 是j振型自振周期的影響系數(shù)。 式（4.1.9）可表示豎向、水平地震作用。但有差別：,,,,,

3、,(4.1.9),,地震作用效應(yīng)組合：地震規(guī)范規(guī)定了兩種組合方法，平方和開方SRSS；完整的二次項組合法(CQC法)。 4.3 幾種網(wǎng)架的動內(nèi)力分布規(guī)律 上、下弦桿豎向地震內(nèi)力分布與靜內(nèi)力相似，跨中大、邊緣小；腹桿地震內(nèi)力分布復(fù)雜。 4.3.1 豎向地震內(nèi)力系數(shù),,,分布規(guī)律：圓錐，錐頂為網(wǎng)架的對稱中心， 錐底為網(wǎng)架平面上的一個圓。,,24m到72m的網(wǎng)架 （P60）,4.4 簡化計算,4.4.1 “規(guī)程”的地震內(nèi)力簡化計算方法 規(guī)定： （1）在6、7度地區(qū)，可不進行豎向抗震驗算； （2）在7度區(qū)，可不進行水平抗震驗算；在8度區(qū)，周邊支承的中小跨度網(wǎng)架可不進行水平抗震驗算； （3）8、9度地

4、區(qū)，應(yīng)進行豎向抗震驗算； （4）9度地區(qū)，各種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)均應(yīng)進行豎向和水平抗震驗算。,,重要的、跨度大的網(wǎng)架時程法、振型分解法（抗震規(guī)范） 周邊支承、多點與周邊相結(jié)合的網(wǎng)架，采用簡化方法進行豎向抗震驗算：,,4.5 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)多點輸入運動方程,以地球中心為坐標原點（絕對坐標系），一個自由度為N的線性多自由度體系，在承受m個支承點的運動： 通常把結(jié)構(gòu)的總位移響應(yīng)分成動力位移和擬靜力位移，其中動力位移是由結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)引起，而擬靜力位移是由結(jié)構(gòu)支承點處的位移引起的,（4.5.1）,(4.5.2),,式中擬靜力位移由靜力平衡條件求得,即從式（4.5.1）中去掉慣性力項和阻尼力項，由此可得下式： 將式（

5、4.5.2）和式（4.5.3）代入式（4.5.1），則結(jié)構(gòu)反應(yīng)的動力項的微分方程可以寫成：,（4.5.3）,稱為影響矩陣,(4.5.4),,在上式的右端項中，阻尼力通常遠遠小于慣性力。再假定在計算過程中，將結(jié)構(gòu)的質(zhì)量集中于質(zhì)點Mc=0 4.6 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)多點輸入下的振型分解法 利用振型疊加原理，對方程(4.5.6)進行解耦,(4.5.5),（4.6.1）,(4.6.2),,對于第i振型有： （i=1,2N) (4.6.3),(4.6.4a),(4.6.4b),(4.6.4c),第5章 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分析設(shè)計軟件,5.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)軟件發(fā)展概況與特點 20世紀80年代： 當前：3

6、部分，前處理、分析計算、后處理 特點： （1）適應(yīng)各種平面形狀和體型。 （2）需要考慮各種復(fù)雜荷載、約束條件 （3）充分提高計算效率 （4）以用鋼量最小為目標的滿應(yīng)力優(yōu)化的桿件設(shè)計準則。,5.2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)軟件編程原理,5.2.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的建模 基本元素：節(jié)點、桿件 網(wǎng)格、節(jié)點和單元編號軟件自動生成 基本網(wǎng)格形成的三種方法： （1）形式代數(shù)法（根據(jù)網(wǎng)架規(guī)律，編制形式函數(shù)集，再編制高級語言程序） （2）拓撲矩陣法（先構(gòu)造結(jié)構(gòu)幾何外形的拓撲矩陣，由計算機程序?qū)⒅甘揪仃囖D(zhuǎn)換為真實結(jié)構(gòu)的幾何外形數(shù)據(jù)） （3）圖形輸入法（直接繪圖，再用高級語言將圖形文件轉(zhuǎn)化為有限元計算數(shù)據(jù)）,5.2.2 計算原理,空間

7、桁架位移法（注意基本假定） 桿件截面：滿應(yīng)力優(yōu)化設(shè)計方法。高次超靜定，故并非所有桿件達到“滿應(yīng)力”。 節(jié)點：焊接空心球或螺栓球節(jié)點，需要進行強度和構(gòu)造驗算。 5.2.3 計算機語言及應(yīng)用環(huán)境 微機 Fortran和C++,5.3 設(shè)計步驟,（1）建立網(wǎng)格模型 （2）設(shè)定桿件屬性（桿、梁）、節(jié)點屬性（焊接、螺栓） （3）添加約束、荷載 （4）設(shè)定桿件截面庫、球節(jié)點庫 （5）設(shè)定材料設(shè)計強度、彈性模量等 （6）設(shè)定工況組合及分項系數(shù) （7）進行“滿應(yīng)力設(shè)計”，確定桿件截面。 （8）螺栓球（高強螺栓設(shè)計）；焊接球（球節(jié)點設(shè)計）,5.4 荷載,靜荷載、活荷載、風荷載（其中靜、活荷載作用方向垂直地面；風荷載為屋面法線方向） 地震作用（水平、豎向）、溫度作用（溫差，根據(jù)實際情況） 荷載效應(yīng)（工況）組合線彈性結(jié)構(gòu) 5.5 約束 簡支約束（約束方向與坐標軸平行） 彈性約束 強迫位移（支座沉降） 斜邊界,5.6 球節(jié)點設(shè)計,螺栓球：高強螺栓由受拉桿件的拉力控制，但由于受壓桿件，高強螺栓直徑不宜過小（存在匹配問題）。球直徑的確定需要考慮螺栓、套筒、封板、錐頭的碰撞（空間解析幾何）及套筒的成壓驗算。 焊接球：確定球徑和壁厚。驗算球體強度、幾何尺寸要求（避免桿件相撞）。,