摘要：某展览馆结构高度47.85米,长轴跨度208.22米,为大跨空间网壳结构。首先,利用SAP2000软件建立了结构的有限元模型,采用TJU.SAP2ABAQUS接口程序将SAP2000模型转化为相应的ABABQUS模型,经模态分析和频谱计算验证了转化前后模型的一致性。然后,利用开发的MEMS_b程序生成多点地震动,分别考虑单向和三向地震输入,对该结构进行了地震一致和多点激励下的动力弹塑性分析。最后,为了解结构的破坏过程和失效机理,分析了三向多点超大震作用下结构的倒塌过程。结果表明：(1) 从实际工程角度验证了TJU.SAP2ABAQUS接口程序转化精度高、速度快,提高了建模效率；(2) 单向多点地震激励下,与单向一致激励相比,柱底内力、剪力墙应力以及结构顶部位移均增大；(3) 与单向多点激励相比,三向多点激励下结构柱底内力和剪力墙的应力有增有减,结构顶部位移增大；(4) 与一致激励相比,多点激励对结构两侧柱底内力的影响显著,对中部柱底内力的影响较小；(5) 三向多点超大震作用下,底部支撑变形过大是引起结构倒塌的主要原因,在抗震设计时应给予更多关注。

中图分类号：P315.9;U442   文献标识码：A     文章编号：

 

Abstract: The exhibition hall, long-span spatial reticulated shell is 47.85 meters to structural height and 208.22 meters span to its long axis. Firstly, the finite element model of the structure was established by SAP2000 software, and the SAP2000 model was converted to the corresponding ABAQUS model by the TJU.SAP2ABAQUS interface program. The consistency for both models before and after transformation was verified by modal analysis and frequency spectrum calculation. Then, the multi-support earthquake motions were generated by the developed MEMS_b program. Considering unidirectional and three-directional earthquake inputs, the dynamic elastic-plasticity analysis of the structure under uniform excitation and multi-support seismic excitations were investigated, respectively. Lastly, the long-span structure collapse process due to extremely strong three-directional multi-support excitations was analyzed in order to understand the damage process and failure mechanism. The results indicate that: (1) From the aspect of practical engineering, the interface program TJU.SAP2ABAQUS has the characteristic of high precision and fast transformation, which enhances modeling efficiency. (2) The column-bottom internal forces, shear wall stresses and top displacements of the structure under unidirectional multi-support excitations are amplified than those under unidirectional uniform excitation; (3) In contrast to unidirectional multi-support excitations, the column-bottom internal forces and shear wall stresses of the structure are larger or less than those under three-directional multi-support excitations, and the top displacements of the structure are amplified in this case; (4) In contrast to uniform excitation, the effects of multi-support excitations on column-bottom internal forces of both sides of structure are significant, and the effects on those of middle structure are relatively small; (5) The main reason for structural collapse is excessive deformation of bottom supporting of the structure subjected to extremely strong three-directional multi-support excitations, so it should be paid more attention during seismic design.
Keywords: long-span spatial structure; TJU.SAP2ABAQUS; multi-support excitations; dynamic elastic-plasticity; collapse analysis

                                                                                                 图   模态分析

引言

　本文以某大跨复杂空间展览馆结构为工程背景，采用SAP2000软件建立了结构的有限元模型，利用开发的TJU.SAP2ABAQUS接口程序将其转化到ABABQUS中，分别进行了单向一致、单向多点、三向一致和三向多点激励下大跨空间展览馆结构的动力弹塑性分析，比较了地震一致激励和多点激励下结构的反应，分析了三向多点激励超大震作用下结构的倒塌过程，指出了结构潜在的薄弱部位，本研究可为此类大跨结构的抗震分析和设计提供参考。

结论

     本文对大跨空间展览馆结构进行了地震安全性分析，利用ABAQUS对结构进行了单向一致、单向多点、三向一致和三向多点激励下的动力弹塑性分析和三向多点超大震下结构倒塌分析，总结如下：

    (1) 从实际工程角度验证了开发的接口程序TJU.SAP2ABAQUS转化模型的精确性和高效性，从提高了直接在ABAQUS中建立复杂模型的效率。(2) 多点激励下结构的最大柱底剪力和弯矩、结构顶部的最大位移以及剪力墙的最大应力明显大于一致激励下的情况，计算结果表明对于此类大跨空间结构考虑多点激励的动力弹塑性分析十分必要。(3) 与单向多点激励相比，在三向多点激励下，结构柱底最大剪力、弯矩和剪力墙的最大应力有增有减，结构顶部最大位移也有显著增大，说明有必要考虑地震动的空间方向性对此类大跨结构内力和位移的影响。(4) 与一致激励相比，多点地震激励对结构中部柱子内力的影响较小，对结构两侧柱子内力的影响较大，说明地震动的空间变化对此类大跨空间结构柱子内力的影响不容忽视。(5) 通过三向多点超大震激励下结构的倒塌分析，预测了该大跨空间结构的倒塌过程，指出结构底部支撑是其潜在的薄弱部位，支撑变形过大是引起结构倒塌的主要原因，设计时应给予关注和充分考虑。             
 

                       

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