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开合屋盖建筑在使用时不受气候的影响,实现了人们“晴天在室外,雨天在室内”的梦想,因此近年来国际上兴起了建设开合屋盖建筑的高潮。到目前为止,世界上已建成了不同规模的各类开合屋盖结构200多座,其中大型开合屋盖建筑有20多座,一些建筑的使用效果非常好。然而还有相当一部分开合建筑在使用过程中出现了这样或那样的问题和事故,目前开合结构的发展处于理论研究滞后于工程实践的不良状态,国际上发表的相关文献只有几十篇,而且大多是针对具体工程就事论事,缺少系统性和共性方面的研究,开合屋盖结构方面所做的深入研究很少,抗震方面的成果更少的现状。在这种背景下,本文对大跨刚性开合屋盖结构的自振特性、不同方向地震作用下的结构反应进行了系统的研究,力求为以后的研究和工程设计提出合理建议,对今后大跨刚性开合结构的发展起到有益作用。本文所做的具体工作有:1.归纳总结了国内外开合屋盖结构的发展、研究现状以及不足之处,提出了目前有待进一步研究和解决的问题:大跨刚性开合结构的抗震性能研究。
2.结合日本大分体育场的结构形式,构建了一个跨度为115米的它承式刚性开合结构模型,确定了结构分析的三种状态以及上下部连接的简化方法,完成了杆件截面优化。
3.系统研究了开合结构不同状态下的自振特性以及自振特性的变化,并与相应拱支网壳结构的自振特性作了比较分析。
4.系统研究了在整体坐标系下X、Y、Z三种不同方向地震波分别作用下开合结构三种不同状态的地震应力变化规律以及各状态之间的规律差异,提出了地震应力系数的概念并分析了相应的分布规律,把开合结构与相应拱支结构的地震反应规律作了比较分析。