文档介绍：湖南大学
硕士学位论文
空间网架自振特性和地震响应分析
姓名:李靖
申请学位级别:硕士
专业:结构工程
指导教师:汪梦甫
20070412
空间网架自振特性和地震响应分析
摘要
网架结构是一种较好的大跨度屋盖结构形式。其具有空间受力、节省钢材、
空间刚度大、建筑高度小、便于工业化、定型化、建筑造型美观等优点。随着经
济的发展和科学技术的不断进步,空间网架这种结构形式在建筑中的运用日益广
泛。然而,由于地震等自然灾害的逐年频繁发生,如何进行网架结构的抗震设计
成为人们所关心的重要问题,所以对网架结构的地震响应研究有一定的现实意义,
其结论可供工程实践借鉴。
本文的研究工作主要由以下几个部分组成:
(1)对有限元理论一般原理及有限元分析软件 ANSYS 的功能、典型分析问题
的过程进行了简要的介绍,给出了确定网架有限元模型几何参数应遵循的一般原
则,采用 ANSYS 有限元分析软件成功地建立了网架结构的有限元模型,其中,杆
件单元采用的是 ANSYS 中的 link8 单元。
(2)给出了网架结构自由振动频率的 ANSYS 模态分析算法,阐述了模态分析
的实现过程。采用命令流的形式建立了多种网架的有限元分析模型,通过对这些
网架自由振动频率的分析,得出了网架自由振动的一般规律,确定了网架自由振
动频率的影响因素,研究了不同荷载、边界条件和不同跨度对网架结构自振周期
的影响。
(3)阐述了利用 ANSYS 软件进行谱分析的步骤。采用振型分解反应谱法,利
用 ANSYS 软件对三个不同跨度的网架进行了地震作用研究,得出了网架结构的地
震内力分布规律,并且对比分析了水平地震作用对屋面网架的影响,同时也考察
了不同跨度对地震内力分布规律的影响。
(4)采用时程分析法,利用有限元模型对网架结构的非线性性能进行了研究。
分析了网架结构非线性动力响应规律,对比分析了线性和非线性计算结果。同时,
对比分析了选取不同地震波时的地震响应结果。
关键词:网架结构;自由振动;地震作用;有限元模型;非线性分析;ANSYS
II
硕士学位论文
Abstract
Space grid is a sort of preferable roof type for long span buildings. It has the 3D
transfer mode of force, save steel material, large rigidity, small building height,
industrialized,constructed process, and beauty architectural sculpt. With the
development of the economy and constant progress of science and technology,
application of grid structures in buildings is more and more extensive. However, as
earthquake disaster happen very frequently in recent years, how to perform seismic
design of space grids es an important problem concerned. So it’s necessary to
do some research and analysis for the response of space grid structure and the
conclusions can be used as references for engineering practice.
In this paper, the mainly research is made up of four parts hereinafter.
At first, the finite element theory, functions of ANSYS software and typical
analysis process are briefly introduced. Commonly principle of ensuring geometry
parameter of space grids finite element model are given, the ANSYS is adopted to