带网架空旷房屋结构计算模型的研究

论文摘要

带网架空旷房屋结构是一种由不同材料结构体系组合而成的混合结构体系,上部屋盖往往采用钢网架结构体系,下部则多采用钢筋混凝土结构体系。在部分简化工程设计工作中,工程设计人员往往将这两部分分开来进行单独设计,如何通过某种简化处理来合理模拟两者之间的相互影响是广大工程设计人员最为关注的问题。本文围绕上述问题,分别建立了不同的简化分析模型与精确的整体结构计算模型,通过简化模型计算结果与整体结构精确模型计算结果进行比较分析,评价了简化模型的合理性和有效性。同时,在对上部网架结构的简化计算模型进行地震作用分析时,对如何考虑其地震输入问题也进行了初步的探讨。最后研究了弹性楼板、刚性楼板假定对结构动力特性和水平地震反应的影响。研究得到的主要结论有:①进行下部钢筋混凝土结构的受力分析时,将上部网架结构视为平面内无限刚或忽略网架的空间协同作用,按屋盖仅考虑荷载而不参与结构分析的简化处理方法,都会导致结构的部分构件受力偏于不安全。②上部网架结构的平面内刚度主要取决于平面尺度,基于算例分析结果,常规24~36m平面网架的面内刚度可等效为厚度1～3毫米的现浇钢筋混凝土楼板。③对于上部钢网架结构,在竖向静力荷载工况下,竖向为活动铰支座、水平向为弹簧支座的方法来模拟下部结构对上部钢结构的影响是最为合理的。采用两端固定铰接或简支形式,都会引起部分构件的内力偏于不安全,特别对于直接与支座相连的构件,其敏感程度更加明显。④在对上部钢结构单独进行水平地震作用计算时,按地面地震输入模型其杆件水平地震内力与精确值相比偏小,是偏于不安全的,而按楼面地震输入模型其杆件水平地震内力与精确值相比偏大,是偏于安全的。⑤刚性楼板假定将使得整体结构的刚度计算值偏大,导致整体结构的总体水平地震作用偏大,各柱水平地震所分配的剪力与弹性楼板假定的结果相比较,既有偏大又有偏小,离散性较大,规律性不强,在空旷房屋结构受力分析中,不宜采用刚性楼板假定。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 本文研究的目的和意义
• 1.3 本文的主要工作和内容安排
• 2 国内外研究现状综述
• 2.1 引言
• 2.2 空旷房屋震害调查与分析
• 2.3 空旷房屋结构计算方法综述
• 2.3.1 分块计算方法
• 2.3.2 考虑空间协同作用的横向地震作用整体分析方法
• 2.3.3 基于三维空间有限元模型整体分析方法
• 2.4 基于三维空间有限元空旷房屋结构整体分析研究现状
• 2.5 本章小结
• 3 不同网架简化模型对下部结构的影响研究
• 3.1 引言
• 3.2 分析程序的选择及单元选择简介
• 3.3 算例设计
• 3.4 不同网架简化模型对结构整体动力特性的影响
• 3.4.1 结构模态分析基本理论
• 3.4.2 结果对比分析
• 3.5 水平地震作用结果对比分析
• 3.5.1 振型分解反应谱法基本原理
• 3.5.2 结果对比分析
• 3.6 不同板厚度的影响规律研究
• 3.7 本章小结
• 4 不同边界简化模型及不同地震输入方法对上部网架结构的影响研究
• 4.1 引言
• 4.2 不同边界简化模型对网架杆件静力性能的影响
• 4.2.1 算例设计
• 4.2.2 计算结果对比分析
• 4.3 不同水平地震输入方法对网架杆件受力性能的影响
• 4.3.1 楼层反应的确定方法
• 4.3.2 地震波的选取与调整
• 4.3.3 谱特性分析
• 4.3.4 不同水平地震输入方法的影响
• 4.4 本章小结
• 5 弹性、刚性楼板假定对结构动力特性及地震反应对比分析
• 5.1 引言
• 5.2 楼板刚度的各种假定
• 5.2.1 楼板的特点
• 5.2.2 有关规定
• 5.2.3 基于楼板刚度的不同板单元假定
• 5.3 算例设计与分析
• 5.3.1 算例设计
• 5.3.2 结果对比分析
• 5.4 本章小结
• 6 结语
• 6.1 主要研究工作及结论
• 6.2 存在的问题及后续工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 24M跨度及36M 跨度影剧院结构布置图
• B. 不同跨度不同板厚下的各柱地震剪力对比
• C. 攻读学位期间发表的论文