青岛火车北站主站房抗震研究.pdf

西南交通大学 研究生学位论文 年 姓 级 三茎委扛级 专 二零一二年五月 一苓一一，平丑月 密级：公开 ㈣I I I I I 11I II II II l l l l 10770舢4Il；Y 2 1 S o u t h w e s tJ i a o t o n gU n i v e r s i t y M a s t e r D e g r e e T h e s i s E a r t h q u a k e - - r e s i s t a n tR e s e a r c h o ft h eM a i nB u i l d i n go fQ i n g d a o N o r t hR a i l w a yS t a t i o n C l a s s ：2 0 0 9 C a n d i d a t e ：T a i s h a nY a n A c a d e m i cD e g r e eA p p l i e df o r ：M a s t e ro fE n g i n e e r i n g S p e c i a l i t y ：S t r u c t u r a lE n g i n e e r i n g g u t P r o f ．J i eZ h a n g b u p e r v l s o r ：tJl e ／_ _ , h a n g M a y ．2 0 1 2 学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文 本学位论文属于 1 ．保密口，在年解密后适用本授权书； 2 ．不保密√使用本授权书 ( 请在以上方框内打“v ”) 学位论文作者签名：翮括山 日期：户f ·J fg 纛躲哆互 日期：加陇r 、陟 所得的成 发表或撰 确说明 ⋯文作⋯：厂习务& 日期：户f ·r ．} 署 近年来，大跨度结构在我国得到了快速发展，以此带来的对大跨度结构的抗震研 究成为学术界的热点，尤其是地震动多点输入下的结构响应分析日益成为学术界和工 程界关注的焦点提出科学合理的地震动多点输入模式能够更加贴近结构的地震响应 的真实情况 青岛火车北站客运用房总建筑面积4 0 9 0 4 m 2 ，建筑层数三层，建筑最高点约5 5 m 本文通过收集大量的文献资料，以M I D A S ／G e n 有限元计算分析软件为平台，对青岛火 车北站主站房上部屋盖大跨度管桁结构进行了一致输入和多点输入下的抗震研究，主 要完成了以下方面的工作： 1 、通过M I D A S ／G e n 有限元软件对青岛火车北站进行建模；并对该计算模型进行 了一些简化； 2 、选取了跟青岛火车北站相同场地的两条地震波记录，并对该地震波的加速度 时程进行一定的比例调整以满足抗震规范的要求； 3 、对青岛火车北站进行一致输入和多点输入下的地震响应分析，以得出不同输 入模式下的结构反应异同，分析此差异对大跨度结构的影响，对保证结构在地震中安 全具有重要意义。

关键词：青岛火车北站；一致输入；多点输入；结构地震响应；时程分析 t h eQ i n g d a on o r t hr a i l w a y —s t a t i o n ，t h em a i ns t a t i o nh u i l d i n gu p p e rr o o fs p a np i p et r u s s s t r u c t u r eW a Sc o n s i s t e n tw i t ht h ei n p u ta n dm u l t i —p o i n tm p u ts e i s m i cr e s e a r c h ，T h em a i n c o n t e n t si nt h i st h e s i sa r e1 i s t e da sf o l l o w s ： 1 、Ih a v ec a r r i e do nt h em o d e l l i n gt h r o u g ht h eM I D A S ／G e nf i n i t ee l e m e n ts o f t w a r et O Q i n g d a o n o r t hr a i l w a y —s t a t i o n ；a n dh a v ec a r r i e do ns o m e ，s i m p l i f i c a t i o n s t ot h i s c o m p u t a t i o nm o d e l ； 2 、Ih a v es e l e c t e dt w oe a r t h q u a k ew a v er e c o r d sw i mt h eQ i n g d a on o r t hr a i l w a y —s t a t i o n s a m el o c a t i o n , a n dm a k e dc e r t a i np r o p o r t i o n a lc o n t r o l t ot h i s e a r t h q u a k e w a v e 。

S a c c e l e r a t i o nt i m ei n t e r v a lt os a t i s f yt h er e q u e s to ft h ee a r t h q u a k er e s i s t a n c es t a n d a r d ； 3 、Ih a v ec a r r i e dO l le a r t h q u a k er e s p o n s ea n a l y s i st ot h eQ i n g d a on o r t hr a i l w a y s t a t i o n u n d e rt h ec o n s i s t e n ti n p u ta n dt h em u l t i —s p o ti n p u t ．t Oo b t a i nt h es 仃1 l c n l r er e s p o n s e s i m i l a r i t i e sa n dd i f f e r e n c e su n d e rt h ed i f f e r e n ti n p u tp a t t e r n ，a n a l y z i n gt h ed i f f e r e n c eo f l a r g es p a ns n l J c n l r et og u a r a n t e e t h es 缸u c n l r es a f e t yi so fg r e a ts i g n i f i c a n c ei n t h e e a r t h q u a k e ． K e yw o r d s ：Q i n g d a on o r t hr a i l w a y - s t a t i o n ；c o n s i s t e n ti n p u t ；m u l t i - p o i n ti n p u t ；s e i s m i c r e s p o n s eo fs n 。

u c n l r e s ：t i m ei n t e r v a la n a l y s i s 1 ．1 前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 ．2 结构抗震理论的发展与研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．1 1 ．2 ．1 结构抗震理论的发展⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2 1 ．2 - 2 地震动多点输入研究方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．3 1 ．3 工程结构多点输入下地震反应的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6 1 ．3 ．1 地震动多点输入下大跨度桥梁地震反应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 1 ．3 ．2 地震动多点输入下普通建筑结构地震反应⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．7 1 ．3 ．3 多点输入下大跨度空间管桁架结构的抗震特点及问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．9 1 ．4 本文的研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 1 ．5 本文选择软件的根据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9 1 ．5 ．1M D A S ／G e n 软件简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 0 第二章大跨度屋盖管桁架结构⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 2 ．1 钢结构管桁架结构简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 2 ．1 ．1 概j 苤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 1 2 ．1 ．2 管桁结构的优缺点⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1 2 ．2 管桁结构的分析模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 2 第三章青岛火车北站在一致输入下的地震反应分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 4 3 ．1 青岛火车北站简介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 4 3 ．2 青岛火车北站主站房上部屋盖结构的建模⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 5 3 ．3 青岛火车北站主站房屋盖结构模态分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 5 3 ．3 ．1 振型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．15 ’3 ．3 ．2 固有属性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯18 3 ．3 ．3 小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 9 3 ．4 青岛火车北站主站房屋盖结构阻尼计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．1 9 3 ．5 地震波及波速的选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．2 0 3 ．5 ．1 地震波的类别⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 3 ．6 ．1 结构输出控制点的选取⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 3 3 ．6 ．2 控制点位移分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 4 3 ．6 ．3 控制点加速度时程分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．31 3 ．7 本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．3 9 第四章青岛火车北站主站房在多点输入下的地震反应分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 0 4 ．1 多点输入下的动力方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 0 4 ．2 多点输入中地震波时间差的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 1 4 ．3 地震波多点输入下结构的地震响应分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 2 4 ．3 ．1E I ．C e n u o 多遇波多点输入下结构控制点位移分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 2 4 ．3 ．2T a f t 罕遇波多点输入下结构控制点位移分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．4 6 4 ．3 ．3 小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．4 9 4 ，4 控制点加速度时程分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯，．j ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5 0 4 ．4 ．1E 1 ．C o n g o 多遇波多点输入下。