国家网球馆开合屋盖结构阻尼比研究

对于大跨空间结构(混合结构)的等效阻尼比目前还没有统一的取值方法,一方面是因为混合结构由不同材料组成,其各部分的阻尼机理和振动特性不同,导致混合结构阻尼机理更为复杂;另一方面目前常用的复阻尼理论中,由于复刚度矩阵的存在最后往往得出复数,计算复杂。因此,文中从阻尼比的本质出发,以能量的角度计算开合屋盖混合结构的阻尼比,并以国家网球馆——钻石球场为工程背景,对其开合屋盖结构在地震作用下的结构特性进行分析,研究开合屋盖结构处于不同开合状态下的阻尼比发现,一致阻尼比的均值都小于模态阻尼比的均值。其中开合屋盖全闭状态时两者的差值最小,在其他几种开合状态下,两者相差在2%~7%范围内,说明一致阻尼比的方法更能反映结构的耗能特性,同时可以考虑结构的质量和刚度等参数,从而能够得到更加合理的结构阻尼比。研究结果可为精确计算开合屋盖结构的阻尼比以及同类开合屋盖结构在地震作用下地震响应分析提供参考。

开合屋盖结构动力特性研究

开合屋盖结构属于复杂多重子结构体系,其动力特性非常复杂,活动屋盖在竖向地震作用下的响应远大于根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)得到的结果。以国家网球馆(钻石球场)为例,对开合屋盖结构的振型模态与自振周期进行了深入分析,研究了质量参与系数的分布规律。高阶振型对开合屋盖结构动力响应的影响很大,尤其对于竖向地震作用,高振型起主要控制作用。在模态阻尼比的基础上,提出根据质量参与系数加权平均得到的一致阻尼比,物理意义明确,便于工程应用。计算分析表明,采用一致阻尼比算法得到结构各部位的内力及位移与按照模态阻尼比法的结果非常接近。