單層球面網殼結構地震空間效應研究.pdf

1、地震動傳播至結構場地時具有空間相關性和相干性，考慮地震動空間相關性和相干性的多點輸入比一致輸入更符合實際。由于在有效的歷史地震動記錄中很難選取到與預先定義的支座布置、震級（或烈度）和震中距等信息相匹配的數據，因而需要模擬符合要求的地震動記錄?？臻g相干性對結構地震反應的影響已有調查但空間相關性和相干性對單層球面網殼結構地震反應的影響還沒有研究過。此外，即使在一致輸入下，網殼結構時程分析用地震動記錄數量及其統計學依據還是未知的。網殼結構因其

2、具有自重輕、結構剛度好等一系列特點，在體育場館等建筑中獲得了大量應用。地震是結構服役期內可能承受的主要動力作用之一，因此研究網殼結構設計或校核用地震動記錄數量以及多點輸入下的地震反應是有必要的。主要研究內容和成果如下：
　　1、行波輸入下網殼結構地震反應的影響因素分析
　　計算不同跨度、不同屋面質量、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殼結構在行波輸入下和一致輸入下的地震反應，分析網殼結構地震空間效應與結構參數

3、和地震動參數的關系。結果表明：地震空間變化性對網殼的影響程度與結構和地震兩方面因素密切相關，是否考慮地震空間變化性須由這兩方面因素綜合確定。
　　2、隨機空間相干相關激勵作用下網殼結構地震反應分析
　　運用擴展隨機點源法來模擬地震動記錄，并將模擬記錄應用于單層球面網殼結構，旨在調查空間相干相關多點輸入下結構反應與一致輸入的差異，評價空間相干性和空間相關性對結構地震反應的相對重要性，并進而估計地震空間相關和相干的不確定性對網殼

4、結構反應統計值的影響，分析結果表明，傅立葉幅值譜的空間相關性對結構地震反應有很大影響，同時考慮空間相干性和空間相關性是非常重要的。與空間相干相關多點激勵下獲得的結構反應相比，一致輸入會嚴重低估地震荷載效應。
　　3、支承剛度對空間相干相關激勵下網殼地震反應的影響
　　通過參數分析來調查空間相關性和相干性對不同剛度下部支承的網殼地震反應的影響。從時程反應中提取不同剛度下部支承結構網殼的地震反應的統計值，并且與一致輸入下獲得的結

5、果比較。結果表明考慮空間相干性和相關性是重要的，特別是對于下部支承結構剛度較大的網殼結構。分析結果也說明，在空間相干相關地震激勵下，較柔的下部支承結構可以起到一個“基礎隔震”系統的作用，從而減小在較大地震作用下結構屈服或損傷的程度。隨著下部支承結構剛度的增加，采用一致輸入假設對于網殼桿件軸力會被低估25％以上，對于柱底剪力會被低估超過100%。
　　4、三維空間相干激勵下網殼結構強震反應分析
　　基于一個現有相干函數模型的形

6、式，對SMART1和LSST臺陣記錄統計回歸，獲得了適用于網殼結構的相干函數模型。應用該相干函數模型模擬地震動。采用荷載域全過程分析方法，分析空間相干性對無下部支承和有下部支承的網殼結構三維地震反應的影響。分析結果表明：地震空間相干性在兩個水平方向和豎直方向上對網殼結構均有不同程度的影響，同時考慮地震三個分量的空間相干性是必要的；下部支承結構可以有效地吸收輸入地震動的差異，從而減小了地震空間相干性對網殼結構的影響。
　　5、地震動

7、記錄數量和調幅對網殼結構地震需求統計的影響
　　對常用地震動強度參數的考慮因素進行分析，按是否考慮結構的動力特性將其分為地震動絕對強度和地震動相對強度，提出了一種可用于工程的地震動相對強度參數即敏感頻率反應譜值Sa(fp)。對由最少數量地震動記錄獲得的單層球面網殼結構反應的統計值進行評估，分析基于峰值加速度和加速度反應譜調幅地震動記錄對單層球面網殼結構地震反應統計值的影響。計算了166條地震動記錄分量作用下網殼結構的時程響應，分別