地震作用下空間鋼管拱桁架的彈塑性動(dòng)力響應(yīng)研究.pdf

1、鋼管拱桁架結(jié)構(gòu)因其造型美觀、受力明確、施工方便，被廣泛應(yīng)用于體育場(chǎng)館、會(huì)展中心等建筑的屋蓋結(jié)構(gòu)；地震是嚴(yán)重危害人類生命財(cái)產(chǎn)的自然災(zāi)害，我國(guó)是地震多發(fā)區(qū)。然而，目前對(duì)拱桁架結(jié)構(gòu)在地震尤其是強(qiáng)震下的抗震性能及破壞機(jī)理尚缺乏透徹的了解。因此，對(duì)該類結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)研究，具有十分重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。 本文應(yīng)用結(jié)構(gòu)分析軟件ANSYS，對(duì)倒三角形截面鋼管拱桁架結(jié)構(gòu)在地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)問題進(jìn)行了分析研究，同時(shí)考慮了結(jié)構(gòu)材料和幾

2、何的雙重非線性效應(yīng)，計(jì)及了結(jié)構(gòu)的自重和阻尼的因素，主要開展了以下兩方面的工作: 1.地震作用下拱桁架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的時(shí)程分析在滿足第一階段抗震設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，建立了相應(yīng)的拱桁架有限元模型，選用寧河波，沿著結(jié)構(gòu)平面內(nèi)X向與Z向同時(shí)輸入地震動(dòng)，逐步加大地震波加速度幅值，對(duì)應(yīng)每一幅值作非線性動(dòng)力時(shí)程分析，記錄結(jié)構(gòu)某些特征指標(biāo)的響應(yīng)，繪出這些指標(biāo)隨加速度幅值變化的響應(yīng)曲線，借此研究結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)特性。主要響應(yīng)指標(biāo)包括:(1)節(jié)點(diǎn)位移響應(yīng)

3、，(2)單元應(yīng)力響應(yīng)，(3)桿件軸力響應(yīng)，(4)單元塑性應(yīng)變響應(yīng)，(5)單元?jiǎng)幽茼憫?yīng)。研究結(jié)果表明:結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)隨地震加速度幅值的增加而增加，在強(qiáng)震下，結(jié)構(gòu)破壞前經(jīng)歷了較長(zhǎng)的塑性發(fā)展過程，深度屈服桿件在結(jié)構(gòu)內(nèi)部逐漸形成較大的塑性區(qū)，造成結(jié)構(gòu)剛度嚴(yán)重削弱，無(wú)法維持原有位形和有效抵抗地震作用，最終發(fā)生了彈塑性動(dòng)力失穩(wěn)破壞。 2.地震作用下拱桁架結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的參數(shù)分析在參數(shù)分析中，本文主要研究了地震波的選取、輸入方向、結(jié)構(gòu)屋面質(zhì)量、