大跨空间网壳结构减震控制的研究与发展

!第"期徐赵东等：大跨空间网壳结构减震控制的研究与发展#$

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大跨空间网壳结构减震控制的研究与发展

徐赵东!李爱群!叶继红

（东南大学土木工程学院，南京!%&’’$(；教育部混凝土及预应力混凝土重点实验，南京!%&’’$(）!!摘!要!大跨空间网壳结构一般为重要性建筑，其抗震性能的优劣关系到人民生命和巨大的国家经济财产的安全，对其实施可靠的抗震保护措施是非常必要的。目前，将结构振动控制技术应用到大跨网壳结构的抗震研究中是一种新型的抗震理念。介绍了大跨网壳结构减震控制的研究现状，并提出了将来应着重解决的若干问题。

关键词：大跨，网壳，减震，结构控制

中图分类号：)*"&&+"!!文献标识码：,

’!引!!言

空间网壳结构以其新颖的建筑造型、合理的结构特性而受到世界各国建筑师和结构工程师的青睐，在体育建筑、纪念性建筑、文化建筑领域得到了广泛的应用。随着经济的发展和科学技术的进步，网壳结构正趋向大型化、复杂化，随之带来的是在计算和设计方面的各种问题。空间网壳结构由于其自身结构形式的多样性、造型复杂多变、杆件和节点数目繁多等特点，人们对该种结构的抗震规律性认识还远远不够。国内外学者对这种结构的研究主要集中在静力稳定性能方面，对其抗震性能的研究则刚刚起步，远远滞后于工程实际应用［&，%］。近年来，随着多高层建筑结构振动控制技术研究的深入，研究人员开始将这门技术应用到大跨空间网壳结构，这是一个新的思路和研究课题。为进一步加速大跨空间网壳结构的减震控制研究，本文对此方面课题的研究现状和一些亟待解决的相关问题进行了阐述。

&!大跨空间结构的减震控制研究现状

大跨空间网壳结构一般为标志性建筑和重要性建筑，其抗震性能的优劣直接关系到巨大的人民生命和国家经济财产的安全，准确地认识结构在地震作用下的动力响应，并对其实施可靠的抗震保护措施非常重要［"］。传统的抗风抗震设计方法是靠硬抗，即加大构件断面尺寸、增强结构刚度的方法，这种方法缺乏自我调节能力，同时会影响建筑的空间和使用要求。近年来新兴一种新型的抗震（振）方式———结构振动控制，即由控制机构和结构共同承受地震（风振）作用、共同储存和消耗地震（风振）能量，以协调和减轻结构的反应［-］。结构振动控制可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制。

目前，对大跨空间网壳结构的研究主要集中于静力分析和试验研究［#./］。对网壳结构的非线性动力分析起步较晚，而且相对较少。&$$#年0123和456 71891:1［;］对单层网壳在水平和竖向地震运动下的动力性能进了分析；&$$(年叶继红和沈祖炎［$］根据网壳结构的动力稳定判别准则分析了单层鞍型网壳在<1=1>?@1波作用下的稳定性能；&$$/年08:，01@A和0B5@［&’］对管桁架壳在考虑阻尼的情况下进行了动力性能分析；同年，周岱和沈祖炎［&&］采用反应谱法和时程分析法对斜拉网壳结构的地震反应进行了分析；&$$$年范峰［&%］将有限分割有限元法、C?B:1D7逐步积分法和E5F?D一次C?B23@G1HI=3@迭代法结合在一起，成功地对空间网壳结构弹塑性地震响应和抗震性能进行了研究；%’’&年罗尧治、沈雁彬等［&"］采用有限元非线性理论对网壳结构的稳定性进行了全过程跟踪分析，并用振型分解反应谱法分析了竖向地震作用下网壳结构的地震内力系数分布情况；同年，陈军明、陈应波和吴代华［&-］研究了结构几何参数、边界刚度和阻尼比对网壳结构地震响应的影响规律；J8和KI?@［&#］对两个网壳结构进行了振动台试验，研究了网壳结构的局部和整体稳定性能、杆件的应力时程曲线和节点的位移时程曲线；%’’%年薛素铎、曹资等［&(］利用随机分析方法对网壳结构在多维地震下的动力反应进行了分析；%’’"年J8和LI?@［&/］对单层网壳结构在地震作用下的弹塑性动力反应进行了非线性有限元分析。可以看出对网壳结构的动力分析包括内力分析、稳定性分析、参数分析和地震反应分析，分析方法一般都采用振型分解反应谱法、时程分析法和有限元法。

振动与冲击

第%-卷第"期MN*GC,J NO PQRG,)QNC,CS KTNL0P3F+%-C3+"%’’!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

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基金项目：国家自然学科学基金重点项目（#’’";’&’），东南大学优秀青年骨干教师项目和建设部科技项目（’-.%.’--）资助

收稿日期：%’’"&’%;

第一作者!徐赵东!男，博士，副教授，&$/#年&&月生

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