单层双曲抛物面网壳的抗震性能.pdf

第 2 7卷 20 01年第 1期 3月北京工业大学学报」U N R O A L O F BEU压G I I 气〕 L TE Y C HN I C UN[V E R S l l Y Vl2 7NOl M 200 1 单层双曲抛物面网壳的抗震性能张毅刚北京工业大学建筑工程学院北京 10 0022 摘要研究了单层双曲抛物面网壳的自振特性和地震反应分析了各种结构参数包括边梁刚度矢跨比跨度变化对网壳自振特性和地震反应的影响得出了水平地震反应比竖向地震反应大的结论并对此类结构的抗震设计提出了建议关键词单层双曲抛物面网壳自振特性地震反应分类号 T U3 ll 单层双曲抛物面网壳( 图1)由于其造型活泼而且具有直纹性便于施工近年来工程应用逐渐增多但对其抗震性能的研究很少笔者研究了单层双曲抛物面网壳的自振特性和地震反应为便于讨论先介绍单层双曲抛物面网壳的静力特性然后分析其在地震作用下的反应图 1 单层双曲抛物面网壳 1静力特性图 2所示为一个单层双曲抛物面网壳的平面图跨度 L为 15 m矢高 f为 3m即矢跨比f / L = 1/ 5 弦杆采用必60 290 x0l 面积约为弦杆的 or倍屋面荷载为 IkN/耐简记为 N l 一1 采用空间梁单元刚节点模型四角节点为固定铰支座边梁节点简支由于弯曲应力较小剪应力可以忽略所以主要分析杆件轴向力的分布规律由图 2可见静荷载作用下单层双曲抛物面网壳杆件轴向力分布的特点是正交弦杆均受压斜杆受拉边梁从高点受拉逐步过渡为低点的受拉最大拉力位于高点附近的斜杆最大压力位于低点附近的边梁为研究矢跨比对网壳杆件轴向力影响改变该网壳的矢跨比为f / L = 1/ 6 1/ 7分别简记为 N l 一2N l 一3 力越大蔗蔗蔗式式东东式式形形式式式蔗蔗以以厂厂厂厂斌斌斌赚赚群群炸炸厂厂蘸蘸蘸群群万万声声群群群群群磷磷群群炸炸声声图 2 单层双曲抛物面网壳 N I1的静内力分布图(单位 kN 为高点 b为低点) 内力对比列于表 1 显然矢高越小杆件轴向表 1 矢跨比变化对杆件轴向力影响算例矢跨比弦杆最大拉力/Nk 边梁最大拉力/k N 边梁最大压力/kN N I l N l--2 N I3 5 440 65 41 7638 4542 5163 5 730 一339 5 一3780 一4124 收稿日期 200005 16 基金项目国家自然科学基金资助项目( 598 45 410) 北京工业大学学报 200 1 年进一步改变边梁的截面在 N l 一1基础上分别取边梁面积为弦杆的 25倍简记为 N l 一l aN l 一lb 内力对比列于表 2 可见边梁增强后对弦杆最大轴向力几乎没有影响边梁轴向力略有增大表 2 边梁刚度变化对杆件轴向力影晌算例边梁/弦杆弦杆最大拉力/k N 边梁最大拉力/kN 边梁最大压力/kN N I l N I lb N I l 一3 150 一3 266 一3395 等等倍倍时倍考察跨度改变对杆件轴向力的影响计算了N2 一1( L =30 m 11网格)N3 一1( L =45 m 巧网格) 2个单层双曲抛物面网壳荷载同 N l 一1 内力对比列于表 3 随着跨度的增加杆件轴向力明显增大而且边梁内力要大于弦杆内力即跨度增大后最大内力都发生在边梁上表 3 踌度变化对杆件轴向力影响算例 N I 1 卜口1