网架结构自振特性和地震响应分析

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。

网架结构自振特性和地震响应分析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。