單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)地震空間效應(yīng)研究.pdf

1、地震動(dòng)傳播至結(jié)構(gòu)場(chǎng)地時(shí)具有空間相關(guān)性和相干性，考慮地震動(dòng)空間相關(guān)性和相干性的多點(diǎn)輸入比一致輸入更符合實(shí)際。由于在有效的歷史地震動(dòng)記錄中很難選取到與預(yù)先定義的支座布置、震級(jí)（或烈度）和震中距等信息相匹配的數(shù)據(jù)，因而需要模擬符合要求的地震動(dòng)記錄?？臻g相干性對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響已有調(diào)查但空間相關(guān)性和相干性對(duì)單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響還沒有研究過。此外，即使在一致輸入下，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)時(shí)程分析用地震動(dòng)記錄數(shù)量及其統(tǒng)計(jì)學(xué)依據(jù)還是未知的。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)因其

2、具有自重輕、結(jié)構(gòu)剛度好等一系列特點(diǎn)，在體育場(chǎng)館等建筑中獲得了大量應(yīng)用。地震是結(jié)構(gòu)服役期內(nèi)可能承受的主要?jiǎng)恿ψ饔弥?，因此研究網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或校核用地震動(dòng)記錄數(shù)量以及多點(diǎn)輸入下的地震反應(yīng)是有必要的。主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　1、行波輸入下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響因素分析
　　計(jì)算不同跨度、不同屋面質(zhì)量、不同矢跨比和不同桿件截面尺寸的無下部支承單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在行波輸入下和一致輸入下的地震反應(yīng)，分析網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)地震空間效應(yīng)與結(jié)構(gòu)參數(shù)

3、和地震動(dòng)參數(shù)的關(guān)系。結(jié)果表明：地震空間變化性對(duì)網(wǎng)殼的影響程度與結(jié)構(gòu)和地震兩方面因素密切相關(guān)，是否考慮地震空間變化性須由這兩方面因素綜合確定。
　　2、隨機(jī)空間相干相關(guān)激勵(lì)作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析
　　運(yùn)用擴(kuò)展隨機(jī)點(diǎn)源法來模擬地震動(dòng)記錄，并將模擬記錄應(yīng)用于單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，旨在調(diào)查空間相干相關(guān)多點(diǎn)輸入下結(jié)構(gòu)反應(yīng)與一致輸入的差異，評(píng)價(jià)空間相干性和空間相關(guān)性對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的相對(duì)重要性，并進(jìn)而估計(jì)地震空間相關(guān)和相干的不確定性對(duì)網(wǎng)殼

4、結(jié)構(gòu)反應(yīng)統(tǒng)計(jì)值的影響，分析結(jié)果表明，傅立葉幅值譜的空間相關(guān)性對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)有很大影響，同時(shí)考慮空間相干性和空間相關(guān)性是非常重要的。與空間相干相關(guān)多點(diǎn)激勵(lì)下獲得的結(jié)構(gòu)反應(yīng)相比，一致輸入會(huì)嚴(yán)重低估地震荷載效應(yīng)。
　　3、支承剛度對(duì)空間相干相關(guān)激勵(lì)下網(wǎng)殼地震反應(yīng)的影響
　　通過參數(shù)分析來調(diào)查空間相關(guān)性和相干性對(duì)不同剛度下部支承的網(wǎng)殼地震反應(yīng)的影響。從時(shí)程反應(yīng)中提取不同剛度下部支承結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼的地震反應(yīng)的統(tǒng)計(jì)值，并且與一致輸入下獲得的結(jié)

5、果比較。結(jié)果表明考慮空間相干性和相關(guān)性是重要的，特別是對(duì)于下部支承結(jié)構(gòu)剛度較大的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。分析結(jié)果也說明，在空間相干相關(guān)地震激勵(lì)下，較柔的下部支承結(jié)構(gòu)可以起到一個(gè)“基礎(chǔ)隔震”系統(tǒng)的作用，從而減小在較大地震作用下結(jié)構(gòu)屈服或損傷的程度。隨著下部支承結(jié)構(gòu)剛度的增加，采用一致輸入假設(shè)對(duì)于網(wǎng)殼桿件軸力會(huì)被低估25％以上，對(duì)于柱底剪力會(huì)被低估超過100%。
　　4、三維空間相干激勵(lì)下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)強(qiáng)震反應(yīng)分析
　　基于一個(gè)現(xiàn)有相干函數(shù)模型的形

6、式，對(duì)SMART1和LSST臺(tái)陣記錄統(tǒng)計(jì)回歸，獲得了適用于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的相干函數(shù)模型。應(yīng)用該相干函數(shù)模型模擬地震動(dòng)。采用荷載域全過程分析方法，分析空間相干性對(duì)無下部支承和有下部支承的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)三維地震反應(yīng)的影響。分析結(jié)果表明：地震空間相干性在兩個(gè)水平方向和豎直方向上對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)均有不同程度的影響，同時(shí)考慮地震三個(gè)分量的空間相干性是必要的；下部支承結(jié)構(gòu)可以有效地吸收輸入地震動(dòng)的差異，從而減小了地震空間相干性對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的影響。
　　5、地震動(dòng)

7、記錄數(shù)量和調(diào)幅對(duì)網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)地震需求統(tǒng)計(jì)的影響
　　對(duì)常用地震動(dòng)強(qiáng)度參數(shù)的考慮因素進(jìn)行分析，按是否考慮結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性將其分為地震動(dòng)絕對(duì)強(qiáng)度和地震動(dòng)相對(duì)強(qiáng)度，提出了一種可用于工程的地震動(dòng)相對(duì)強(qiáng)度參數(shù)即敏感頻率反應(yīng)譜值Sa(fp)。對(duì)由最少數(shù)量地震動(dòng)記錄獲得的單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)反應(yīng)的統(tǒng)計(jì)值進(jìn)行評(píng)估，分析基于峰值加速度和加速度反應(yīng)譜調(diào)幅地震動(dòng)記錄對(duì)單層球面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)統(tǒng)計(jì)值的影響。計(jì)算了166條地震動(dòng)記錄分量作用下網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的時(shí)程響應(yīng)，分別