大跨度空间网格结构抗震性能与可靠度.pdf

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《大跨度空间网格结构抗震性能与可靠度》编辑推荐:目前大跨度结构在进行设计时,均将其物理参数和几何参数等视为确定性量来考虑,而实质这些量均为随机变量,因此本文引入了最新的可靠度和敏感性计算方法,着重阐述了各种方法在大跨度空间结构中的适用性和优缺点。

目录
前言
第1章绪论
1.1引言
1.2大跨度空间结构的发展前景
1.3大跨度空间结构的发展趋势
1.3.1网架结构研究的发展趋势
1.3.2网壳结构研究的发展趋势
1.3.3悬索结构研究的发展趋势
1.3.4薄膜结构研究的发展趋势
1.3.5索穹顶结构的发展趋势
1.4大跨度空间结构震害与经验
1.4.11976年唐山地震
1.4.21985年新疆乌恰地震
1.4.31995年日本阪神地震
1.5大跨度空间结构抗震构造和措施
1.5.1合理的支座构造
1.5.2合理的结构体系
1.5.3结构减震控制
1.6抗震设防
1.6.1三水准设防目标
1.6.2两阶段设计方法
1.7大跨度空间结构抗震验算中尚需解决的问题
1.7.1多点输入尚需解决的问题
1.7.2多维多点输入尚需解决的问题
1.7.3多点地震输入反应谱分析方法尚需进一步研究的问题
参考文献
第2章大跨度空间结构的分类
2.1基于刚性差异分类
2.2基于主要受力构件分类
2.3基于有限元方法分类
2.4基于大跨度空间结构骨架类型的分类方法
2.5空间结构新分类
参考文献
第3章网架结构
3.1网架结构概述
3.1.1网架结构的优越性
3.1.2国内外网架结构应用概况
3.2网架结构的形式与选型
3.2.1网架结构的形式和分类
3.2.2三层网架
3.2.3常见的圆形边界网架
3.2.4我国首次采用各种形式网架的工程实例
3.2.5网架结构的选型
3.3网架结构设计的一般原则
3.3.1网架的高跨比和格跨比
3.3.2起拱与找坡
3.3.3柱帽
3.3.4悬臂长度
3.3.5网架支撑方式
3.3.6网架水平支撑
3.3.7再分杆
3.3.8网架自重估算
3.3.9网架挠度限值
3.3.10杆件设计
3.3.11焊接钢板节点
3.3.12焊接空心球节点
3.3.13螺栓球节点
3.4各类派生的新型网架结构
3.4.1组合网架结构
3.4.2杂交网架结构
3.4.3网架结构的其他新形式
参考文献
第4章网架的设计和计算
4.1基本假定
4.2网架结构分析计算方法概述
4.3网架结构各种计算方法的比较
4.4网架的设计
4.4.1荷载和作用
4.4.2网架的计算
4.5网架结构的抗震分析
4.5.1网架结构的振动方程和动力特性
4.5.2网架结构的地震反应分析
4.6算例
参考文献
第5章网壳结构
5.1引言
5.1.1网壳基本概念
5.1.2国内外网壳结构应用概况
5.2网壳结构的形式与选型
5.2.1网壳结构的形式与分类
5.2.2我国代表性的网壳结构工程实例
5.2.3网壳结构的选型
5.3网壳结构设计的一般原则
5.3.1网壳的矢跨比和厚跨比
5.3.2网壳的网格尺寸和网格数
5.3.3网壳的边缘构件
5.3.4挠度限值
5.3.5杆件设计
5.3.6网壳节点
5.4各类派生的新型网壳结构
5.4.1组合网壳结构
5.4.2杂交网壳结构
5.4.3网壳结构的其他新形式
参考文献
第6章网壳的设计和计算
6.1引言
6.1.1网壳结构分析设计的主要内容
6.1.2网壳结构的荷载和作用
6.1.3网壳结构分析的计算模型
6.2荷载的作用及效应组合
6.2.1荷载的作用和类型
6.2.2荷载效应组合
6.3网壳结构分析的计算方法及其分类
6.4网壳结构分析的有限单元法——空间刚架位移法
6.4.1基本假定
6.4.2空间梁单元的坐标系定义及坐标变换矩阵
6.4.3两端刚接空间梁单元的单元刚度矩阵
6.4.4基本方程式的建立及结构总刚度矩阵
6.4.5边界条件支座沉降及施工安装荷载
6.4.6温度变化和温度应力的计算
6.5网壳的抗震计算
6.5.1地震作用
6.5.2网壳的振动方程
6.5.3抗震分析
6.6网壳结构的稳定性分析
6.6.1概述
6.6.2影响网壳结构稳定性的主要因素
6.6.3网壳结构稳定性分析的连续化方法
6.6.4网壳结构稳定性分析的有限单元法
6.6.5网壳结构的稳定设计
6.7算例
6.7.1算例1——星形网壳
6.7.2算例2——七杆件桁架
6.7.3算例3——拱桁架
6.7.4算例4——凯威特网壳
参考文献
第7章大跨度空间网格结构的抗震分析
7.1大跨度空间网格结构的动力矩阵
7.1.1质量矩阵
7.1.2阻尼矩阵
7.1.3刚度矩阵
7.2大跨度空间网格结构自振特性
7.2.1邓克利法
7.2.2矩阵迭代法
7.2.3瑞利法
7.2.4瑞利—里茨法
7.2.5子空间迭代法
7.3地震响应振型分解法与振型分解反应谱法
7.3.1振型分解法
7.3.2振型分解反应谱法
7.4地震响应时程分析
7.4.1基本思路与步骤
7.4.2线性加速度法
7.4.3Wilson—θ法
7.4.4地震波的选取与调整
7.5算例
7.5.1算例1——拉索预应力局部带肋单层球面网壳模态分析
7.5.2算例2——单层球面网壳动力失效
参考文献
……
第8章多维多点地震作用下结构随机响应分析
第9章结构可靠度基本理论
第10章大跨度空间结构的非线性敏感性分析
第11章大跨空间结构的非线性有限元可靠度分析
第12章基于功能度量法的空间网格结构的可靠度分析
第13章双层球面网壳的静动力失效分析
参考文献

文摘
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3.3.7再分杆
当网架上弦杆本身作用有集中荷载或者需要减小压杆计算长度时,可设置再分杆,如图3.12所示。有了再分杆,上弦杆在再分杆平面内的计算长度自然可以减小。然而在垂直再分杆平面外的上弦杆计算长度,对平面桁架系组成的网架来说,得靠檩条或其他水平杆的作用才能减小,如图3.12(a)虚线所示。对于四角锥体组成的网架,因相邻角锥体也都同样设置再分杆,所以对网架内部的任一上弦杆,无需依靠其他杆件就可减小计算长度。但应注意,对网架周边一圈弦杆,其一侧已存在再分杆,要减小计算长度,得另设水平杆或檩条,如图3.12(b)虚线所示。国外有因再分杆设置问题而造成工程事故的实例。美国东部康涅狄格州哈特福德市(Hanford)体育馆,采用四柱支撑的正放四角锥网架,平面尺寸为91.44m×109.73m,网格为9.14m×9.14m,高6.5m,网架每边从柱挑出13.41m。1978年大雪,于1月18日凌晨该体育馆被破坏而落地,中间部分下凹像个锅底,四角悬挑部分则向上翘起。美国有关调查工作组认为,设计上最严重的错误是网架的所有上弦杆件没有足够的支撑,致使压杆稳定承载力不足。倒塌的另一个重要原因,是作用在网架结构上的总荷载被低估了20%,包括低估钢结构自重,采用较重的屋面,增加许多马道及悬吊荷载,原设计均布荷载为3.42kN/m2,而核实后的荷载为4.08kN/m2。对网架进行的极限荷载分析表明,屋盖自重再加上0.73~0.98kN/m2,就可达到网架结构的极限荷载。根据屋盖倒塌那天的气象资料,屋盖雪荷载估计为0.58~0.98kN/m2。网架中十字形界面压杆的扭转屈曲也是引起网架破坏的主要原因。据分析,事故是从边界上弦杆局部失稳开始,并逐步向内发展,导致整个网架失稳破坏。对于四角锥体组成的网架,要使所有上弦杆在两个方向的计算长度都能减小,单靠再分杆的设置是不能达到目的的,必须在边界处、跳锥处(包括斜放四角锥网架和棋盘形四角锥网架)再增设必要的水平杆后,才能减小上弦杆两个方向的计算长度。对三角锥体组成的网架,要减小上弦杆的计算长度,也应类似地考虑。

内容简介
本书侧重于论述大跨度空间结构的地震响应分析、敏感性和可靠度相关研究。空间钢结构作为城市的标志性建筑和地震灾后的主要避难场所,其地震安全性一直是国内外学术界及工程界共同关注的重要课题。对位于地震区的大跨度空间钢结构,跨度的增大和结构形式的复杂化必然会带来一些不利因素,此类建筑是人群集合或配置重要设施的场所,一旦倒塌,后果严重,因此对其进行抗震性能的研究意义重大。目前大跨度结构在进行设计时,均将其物理参数和几何参数等视为确定性量来考虑,而实质这些量均为随机变量,因此本文引入了最新的可靠度和敏感性计算方法,着重阐述了各种方法在大跨度空间结构中的适用性和优缺点。

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