大跨度鋼結構廠房三維有限元動力分析

周曉信

(湖南省水利水電勘測設計研究總院,湖南長沙410007)

1 概 述

隨著我國經濟和技術的不斷發展,鋼結構廠房在我國建筑行業中應用的越來越多。鋼結構廠房具有質量輕、強度高、施工工期短、防火性、耐腐蝕性強等優點。鋼結構廠房中大跨度空間結構越來越多,體型也日趨復雜。我國屬于地震多發地區,合理有效地進行抗震分析就成了大型鋼結構廠房設計中必須考慮的問題,也是減輕地震災害的重要手段。作為抗震設計的重要環節之一,結構抗震驗算就成了確定所設計結構是否滿足最低抗震設防的關鍵性步驟。

鋼結構廠房抗震研究的方法有動力計算、動力模型試驗和原型觀測。在現場進行原型觀測,無疑是認識結構的動力性態最直接最可靠的方法,而且這也是驗證理論分析、模型試驗方法和成果的重要依據,但由于地震振動的隨機性以及觀測點的廣泛性,普遍實現比較困難,因而對結構抗震性能的研究多以動力計算和動力模型試驗為主?，F在鋼結構廠房抗震動力計算方法主要包括三種:傳統的擬靜力學法、動力反應譜分析法和動力時程分析法[1]。時程分析法是對結構物的運動微分方程直接進行逐步積分求解的一種動力分析方法。由時程分析可得到各質點隨時間變化的位移、速度和加速度動力反應,進而可計算出構件內力和變形的時程變化。由于此法是對運動方程直接求解,又稱直接動力分析法[2]。近年來隨著計算機硬件設備及大型計算軟件的飛速發展,越來越多的研究者采用三維有限元技術對大型廠房進行動力時程分析[3-4]?！?br>