大跨度空间结构多维多点地震响应分析.pdf

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1、2005年1月摘要大跨度空间结构由于其跨度大，基底延伸长，在地震作用下各地面支座不同步运动，需要考虑地震激励的空间变化效应。而我国现行的《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)中的地震反应分析方法是基于一致地震输入假定的，对于大跨度结构若仍采用规范的计算方法，显然不够准确。因此研究考虑地震激励空间变化效应的大跨度空间结构的抗震分析方法非常必要。本文主要研究大跨度空间结构在多维多点激励下的地震反应分析方法，所作的研究工作如下：(1)将虚拟激励法引入到大跨度空间结构地震反应分析中，研究了大跨度空间结构多维多点激励随机分析方法。(2)建议了随机地震动场的模拟方法，并在多

2、点随机地震动场的基础上推导了考虑三向正交地震动分量联合输入的多维多点地震动随机场模型。(3)研究了地震动场输入参数的取法问题，建议了适合大跨度空间结构地震反应分析使用的平稳随机地震动场自功率谱模型、互功率谱模型、相干函数模型和地震动持时，以及三维地震输入时各地震分量的互功率谱密度模型。研究了功率谱与反应谱两者之间的合理转换关系，用迭代修正法确定了和《建筑抗震设计规范》(GB50011—2001)相对应的功率谱密度模型参数。(4)编制随机地震反应分析程序，对一大跨度平板网架进行了多维多点随机地震反应分析。比较了该结构在多维输入和单维输入、一致激励和行波激励及考虑支座相干效应

3、时的反应。(5)数值模拟了天津奥林匹克体育场空间结构在一维地震分量和三维地震分量作用下，确定性地震动场一致激励和行波激励时的地震反应。通过以上工作，得到如下结论：与地面一致输入相比，多维多点激励可使大跨度空间结构的响应发生很大的改变。因此，在对地震区大跨度空间结构进行设计分析时，需对结构进行详细的抗震分析。关键词：大跨度空间结构地震反应分析随机振动多维输入多点激励AbstractTheseismicspatialeffectshouldbeconsideredintheseismicresponseanalysisformelong-spanspatialstructur

4、es，becausethesupportnodesremoveununiformlyunderearthquakeexcitation．Whilethepresentseismicanalysismethodsinthe‘‘CodeforSeismicDesignofBuildings”(GB50011—2001)arebasedonthehypothesisofuniformexcitation，SOtheydonotsuitforlong-spanspatialstructures．Soitisnecessarytostudytheseismicresponsemet

5、hodsforlong—spanspatialstructureconsideringseismicspatialeffect．Inthisdissertation，theseismicresponseanalysismethodsforlong-spanspatialstructuresundermulti--supportandmulti-·dimensionalearthquakeexcitationsarestudied．Themainresearchworkcoversthefollowingaspects：(1)Thepseudoexcitationmetho

6、disin订oducedtoanalyzetheseismicresponseforlong·spanspatialstructures．Therandomvibrationapproachforlong·spanspatialstructuresundermulti—supportandmulti-dimensionalearthquakeexcitationsisstudied．(2)Thesimulationapproachforthestochasticearthquakegroundmotionmodelisproposedandthree·dimensiona

7、learthquakeandmulti·supportstochasticearthquakegroundmotionmodelisestablishedbasedonmulti—supportstochasticearthquakegroundmotionmodel．(3)Parametersandfunctionsofthemodelarestudied，self-powerspectrumdensity，mutual—powerspectrumdensity、timedelayofthemotion，mathematic