拱型波紋鋼屋蓋結構是一種典型的冷彎薄壁輕鋼結構,由于其具有自重輕、造型優(yōu)美、造價低、施工便捷等優(yōu)點,因而在我國有著強大的競爭力和廣泛的應用市場,是一種值得推廣的結構形式。目前,國內(nèi)外對這種結構的靜力性能研究得較多,并取得了豐碩的研究成果,而其動力性能研究的文獻相對較少。
本文主要對這種結構的動力性能進行研究,包括動力特性和動力響應分析。
1.動力有限元法和結構的計算模型:介紹結構動力分析有限單元法的基本思想,進而推導了單元的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣以及阻尼矩陣,從而給出了離散結構的運動方程;并建立了本文分析中采用的平面拱模型和空間殼模型。
2.拱型波紋鋼屋蓋結構動力特性分析:動力特性分析是動力響應分析的基礎,本文采用了兩種分析方法:利用平面拱模型,采用子空間迭代法和廣義 Jacobi 法編程實現(xiàn)對這種結構動力特性的分析,通過 VB 實現(xiàn)了程序的前后處理功能,編制了 ACMRDP 動力特性分析程序,并與試驗結果進行了對比分析;
利用有限元軟件 ANSYS 中的 Shell63 單元對這種結構進行模擬,分析結構的動力特性,并與編程的結果進行對比分析。通過平面拱模型分析結果、試驗結果以及 ANSYS 分析結果的對比分析,驗證了拱模型分析結構動力特性的可靠性,進而進行了結構參數(shù)分析。
3.拱型波紋鋼屋蓋結構地震動力響應分析:采用平面拱模型,利用Wilson − θ法和 Newmark − β法,編程實現(xiàn)了對這種結構的動力響應的分析,并通過程序?qū)@種結構地震作用下的動力響應進行了參數(shù)分析,驗證了地震作用下的動力問題不是結構設計的控制因素。
4.拱型波紋鋼屋蓋結構風致振動響應的頻域分析:采用空間殼模型,利用ANSYS 中的譜分析模塊,實現(xiàn)了對這種結構的風振響應分析,得出了結構的位移風振系數(shù)以及位移反應功率譜曲線。
5.拱型波紋鋼屋蓋結構風致振動響應的時域分析:首先通過線性濾波器法中的 AR 模型對這種結構的風速時程曲線進行了模擬;然后采用空間殼模型,利用 ANSYS 中的瞬態(tài)動力學分析模塊,分析結構的風振時程響應;最后通過時域分析與頻域分析的對比,驗證了兩種分析方法的可靠性。