行波效应下大跨度门式桁架结构的抗震分析.docx

行波效应下大跨度门式桁架结构的抗震分析摘要：本文以大跨度门式桁架结构为研究对象，首先用时程法对行波效应下结构的地震反应进行了计算，分析结果表明，由于附加对称振型振动的激起，在地震动的多点输入下，结构的地震反应有很大程度的提高。结合大跨度门式桁架结构的具体结构形式，本文进一步提出了基于振型组合理论的平均反应谱法，类似于传统的反应谱法，这种新抗震设计方法的优点在于通过简单的振型组合可以计算出多点输入下结构的最大地震反应。最后本文通过与时程法计算结果的比较，验证了平均反应谱法的正确性，从而为在大跨度门式桁架结构抗震设计中考虑多点输入的影响提供了一种简单而有效的分析计算方法。关键词：大跨度门式桁架结构；多点输入；地震反应谱；抗震设计SeismicresponseanalysisofarchtrussstructureunderwavepassageeffectAbstract:Theseismicresponsesofalarge-spanarchtrussstructurearefirstcheckedconsideringthewavepassageeffect.Theresultsshowthattheseismicresponsesofthestructureareamplifiedbywavepassageeffectbecauseoftheadditionalvibrationofsymmetricalstructuremode.Basedonthecalculationresults,theaverageresponsespectrummethodisproposedinthepapertoincludetheeffectsofvariationsofgroundmotionintheseismicresponseofstructures.Thesignificantadvantageofthemethodisthatthepeakseismicstructuralresponsesconsideringthespatialeffectscanbeobtainedassimplyastheconventionalresponsespectrummethoddoes.Thecomparisonbetweentheresultsoftimehistorymethodandthatoftheaverageresponsemethodshowstheprecisionoftheproposedmethod.Thesimplifiedmethodalsomakesitpossibleinthepracticalseismicdesignoftwo-point-supportlarge-spanarchstructuretoconsidertheeffectsofvariationsofgroundmotioneffectivelyandprecisely.Keyword:large-spanarchtrussstructure;multi-supportexcitation;responsespectrum;seismicdesign1引言近几年来，国内外学者对空间结构的多点输入问题进行了一些探索性研究[1~4]，这些研究表明在空间结构中考虑多点输入的问题是非常必要的。同时，随着空间结构跨度的不断增大和工程界对多点输入问题重要性的深入认识，国内外许多大型空间结构工程如我国新建的首都国际机场航站楼[5]在抗震设计中均已将地震动的多点输入作为重要的荷载工况进行单独的计算分析。在抗震设计方法的研究中，Kiureghian等[6]和林家浩等[7]分别基于反应谱理论和虚拟激励法提出了各自相应的多点输入抗震设计方法。然而，对于杆件和节点数相对较多的空间结构来说，上述方法显得相对复杂而均未能被实际的工程设计者所广泛采用。因此，当前在分析多点输入对空间结构的地震反应影响时，大多还是采用时程法[1]。时程法的计算结果依赖于输入地震波的特性，为得到结构反应的统计结果，必须采用多条不同性质的输入地震波进行计算分析，这势必将增加计算分析的工作量从而造成大量人力和物力的投入。因此，如何结合空间结构的具体结构形式，提出更为简单有效的多点输入抗震设计方法，已成为当前空间结构多点输入问题研究中需要迫切解决的研究课题之一。基于以上背景，本文以62m跨度的门式桁架结构为研究对象，用时程法对行波效应下结构的地震反应进行了分析计算；根据结构的地震反应特性，提出并推导了基于振型组合理论的平均反应谱法，从而为在大跨度门式桁架结构中考虑地震动多点输入的影响提供了一种新的简单有效的抗震设计方法，也为空间结构多点输入的抗震设计方法的研究提供了一种新的思路。2结构分析模型和动力特性