Amplification Effect Analysis of Substructure on Seismic Response of Large⁃Span Spatial Hub Structure

Zhongxian LI; Yingying WU; Yang DING; Yundong SHI; Liang ZONG

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.202107018

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Amplification Effect Analysis of Substructure on Seismic Response of Large⁃Span Spatial Hub Structure

更新时间：2025-09-25

- Amplification Effect Analysis of Substructure on Seismic Response of Large⁃Span Spatial Hub Structure
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 41, Issue 4, Pages: 823-836(2021)
- 作者机构：
  
  1.天津大学滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室，天津 300350
  2.天津大学建筑工程学院，天津 300350
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.202107018
  CLC： TU443
- Received：18 July 2021，
  
  Revised：2021-08-27，
  
  Published：15 August 2021
- 稿件说明：
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李忠献,武英英,丁阳等.下部结构对大跨空间枢纽结构地震响应的放大效应分析[J].防灾减灾工程学报,2021,41(04):823-836.

LI Zhongxian,WU Yingying,DING Yang,et al.Amplification Effect Analysis of Substructure on Seismic Response of Large⁃Span Spatial Hub Structure[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2021,41(04):823-836.
李忠献,武英英,丁阳等.下部结构对大跨空间枢纽结构地震响应的放大效应分析[J].防灾减灾工程学报,2021,41(04):823-836. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.202107018.

LI Zhongxian,WU Yingying,DING Yang,et al.Amplification Effect Analysis of Substructure on Seismic Response of Large⁃Span Spatial Hub Structure[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2021,41(04):823-836. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.202107018.

摘要

大跨空间枢纽结构是重要的城市生命线工程，地震作用下一旦发生破坏将造成巨大的社会影响。与传统大跨空间结构不同，大跨空间枢纽结构除上部屋盖结构外，还建有刚度较大的下部结构，整体结构形式复杂。因此针对大跨空间枢纽结构的特点，选取了典型的大跨空间网架枢纽结构和管桁架枢纽结构，采用有限元软件ABAQUS分析了下部结构对大跨空间枢纽结构地震响应的影响规律及机理。结果表明，相比仅考虑屋盖结构，考虑下部结构时大跨空间枢纽结构自振频率相比仅考虑屋盖结构时明显降低，结构前十阶自振频率最大相差约20.2%。此外，考虑下部结构会使大跨空间枢纽结构屋盖的动力响应明显增大，屋盖节点的三向加速度响应相比仅考虑屋盖结构时增大约15.8%~248.6%，节点三向相对位移响应增大约3.8%~453.1%，杆件应力增大约0.1%~125.1%，因此在设计时有必要对大跨空间枢纽结构进行整体结构计算分析。

Abstract

The large-span spatial hub structure is an important urban lifeline project. Once damaged in earthquakes， it would cause huge social impact. Differing from the traditional large-span spatial structure， the large-span spatial hub structure has a lower structure with high stiffness besides the upper roof structure， and the overall structure form is complex. Therefore， aiming at the characteristics of large-span spatial hub structure， the typical large-span spatial grid hub structure and pipe truss hub structure are selected as studied objects. The influence law and mechanism of substructure on seismic response of large-span spatial hub structure are analyzed by using the finite element software ABAQUS. The results show that the natural frequencies of long-span spatial hub structure with substructure are significantly lower than those with roof structure only， and the maximum difference of the first ten natural frequencies is about 20.2%. In addition， considering the substructure will significantly increase the dynamic response of the roof of the long-span spatial hub structure， the three-dimensional acceleration response of the roof node increases by 15.8%~248.6%， the three-dimensional relative displacement response of the node increases by 3.8%~453.1%， and the member stress increases by 0.1%~125.1%. Therefore， it is necessary to calculate and analyze the overall structure of long-span spatial hub structure in design.

关键词

Keywords

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