索穹顶结构地震作用计算方法的对比分析

由于结构的几何非线性,我国GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》中并未对以索穹顶为代表的柔性大跨屋盖结构的地震作用计算方法作出明确规定.为此,以重力荷载代表值作用下的平衡构型为考察对象,通过与时程分析法计算结果进行对比,考察振型分解反应谱法用于索穹顶结构地震作用计算的适用性.为保证地震动输入的一致性,时程分析时使用由设计反应谱生成的人工地震波.基于振型参与质量系数,提出了一种判别屋盖索穹顶结构地震作用主要贡献振型的指标,并指出应采用对屋盖索穹顶结构的地震作用提供主要贡献的振型确定瑞利阻尼系数,否则时程分析时将显著高估结构阻尼效应并造成结构地震响应的计算结果偏小.采用两种方法计算索穹顶结构在不同挠跨比限值(预应力水平)下的多遇地震响应.结果表明,对于满足非抗震设计验算的Geiger型和Levy型索穹顶算例,振型分解反应谱法计算得到的结构地震响应与时程分析法的结果匹配良好,验证了该方法进行此类柔性屋盖结构地震作用计算的适用性.