帶有約束屈曲支撐桿件空間網(wǎng)殼結構抗震性能分析與試驗研究.pdf

1、近年來大跨空間結構發(fā)展迅速，網(wǎng)殼結構抗震性能研究尤為重要。目前，抗震設計方法是通過增強結構自身的剛度來抵御地震作用，滿足抗震設防目標，當遇到強烈地震時結構的主受力構件將進入彈塑性工作階段，造成結構的損傷。因而提高大跨空間結構的安全度、降低結構損傷將是大跨空間結構抗震設計的發(fā)展方向之一。而我國大部分地區(qū)又處于地震區(qū)，需要考慮地震動的影響，所以對大跨度結構抗震減震性能進行深入細致的研究有著非常重要的理論意義和工程實用價值。鑒于此，本文首先提

2、出一種帶接觸環(huán)的雙鋼管約束屈曲支撐，詳細分析研究其性能，然后運用結構控制理論，結合空間網(wǎng)殼結構的受力與構造特征，提出利用帶接觸環(huán)的雙鋼管約束屈曲支撐代替原結構部分桿件的思路，構成了新的網(wǎng)殼結構減震體系，并對裝有約束屈曲支撐的網(wǎng)殼體系的抗震性能進行了分析和研究。本文主要在以下幾個方面進行了分析研究： (1)提出新型約束屈曲支撐構造，即帶接觸環(huán)的雙鋼管約束屈曲支撐，它具有比混凝土外包的約束屈曲支撐構件質量輕、連接方便、接合段強度和剛

3、度高等優(yōu)點，非常適合在大跨度空間結構中應用。 (2)建立了帶接觸環(huán)的雙鋼管約束屈曲支撐簡化計算模型，根據(jù)能量理論推導出約束屈曲支撐的剛度方程，并利用MATLAB語言編制有限元計算程序，計算了該支撐的穩(wěn)定承載能力。 (3)建立帶接觸環(huán)的雙鋼管約束屈曲支撐的有限元實體模型，利用ANSYS軟件對帶接觸環(huán)的雙鋼管約束屈曲支撐進行詳細地分析與研究，全面掌握構件的強度、剛度和耗能特性。 (4)在有限元計算的基礎上進行了新型支

4、撐構件的試驗研究，討論了支撐在單向加載下的承載能力、荷載位移曲線變化規(guī)律；分析了在循環(huán)加載下帶接觸環(huán)的雙鋼管約束屈曲支撐的耗能性能，并且討論了接觸環(huán)數(shù)量、外套管間隙、外套管剛度對滯回曲線的影響。最后得到了帶接觸環(huán)的雙鋼管約束屈曲支撐的恢復力特性及簡化模型。 (5)將帶接觸環(huán)的約束屈曲支撐裝入網(wǎng)殼結構，替換網(wǎng)殼結構中部分桿件，替換后使得結構的剛度和阻尼發(fā)生了變化，通過剛度和阻尼的變化來提高結構的抗震能力，并根據(jù)結構控制理論提出了新

5、型結構的減震思想。利用通用軟件ANSYS對裝有約束屈曲支撐的網(wǎng)殼結構進行動力時程分析，研究了單層K6型網(wǎng)殼結構的動力性能，討論了結構在水平地震作用、豎向地震作用以及三向地震作用下的動力響應規(guī)律。 (6)研究在三向地震作用下帶約束屈曲支撐網(wǎng)殼與下部支承結構共同工作時的震性能，發(fā)現(xiàn)裝有約束屈曲支撐后，網(wǎng)殼結構節(jié)點位移峰值和主受力桿件內(nèi)力峰降低幅度較大，整個網(wǎng)殼結構的受力比較均勻。使結構的內(nèi)力和位移的峰值大幅減小，防止了結構個別桿件的