强震下180m跨三心圆钢管空间拱桁架动力弹塑性分析

发布时间：2019-07-21 20:58

【摘要】：大跨度钢管拱桁架因其结构形式灵活多样、造型优美、受力合理、用钢量省等优点,被广泛应用于火车站、飞机场、体育馆、会展中心等大型公共建筑中,在大震发生后还可以作为临时避难场所。然而目前针对大跨度钢管拱桁架在强震作用下的动力响应理论研究成果较少,因此本文对钢管拱桁架结构进行强震作用下的动力弹塑性分析,得出该结构的塑性发展规律和失效机制,为今后该体系的抗震性能研究提供参考。 本文以跨度180m矢跨比0.2三心圆钢管拱桁架结构为研究对象,在已有钢管拱桁架动力响应研究成果基础上,主要展开了以下几方面工作： 首先,采用有限元分析软件SAP2000分别选用宁和波、LOMA波、上海人工波对模型进行动力弹塑性分析,研究中通过逐渐增加结构的地震加速度峰值,并对结构模型最大节点的位移、杆件进入塑性的比率、杆件的塑性变形程度全过程进行了详细的考察,确定结构在每种地震波作用下的破坏界限加速度峰值和位移延性系数,得出结构的失效机理和破坏形态。 其次,选用Q345、Q390和Q420三种不同强度钢材对结构进行动力弹塑性分析,对比它们在相同设防烈度下设计所需用钢量、在地震作用下的弹塑性界限加速度峰值、破坏界限加速度峰值和位移延性系数等,总结这些数据随着钢材强度提高的变化趋势。 研究所得结论主要有以下几点： 1、钢管拱桁架在地震作用下,最大节点位移随着地震加速度峰值增大缓慢增加,最终结构发生强度破坏。 2、选用不同地震波对钢管拱桁架进行动力弹塑性分析,得出结构在X向地震作用下的弹塑性界限加速度峰值相差9.68%-98%,在Z向地震作用下相差12.5%-47.54%,在X+Z向地震作用下相差14.81%-93.75%；结构在X向地震作用下得到的破坏界限加速度峰值相差20%-65.52%,在Z向地震作用下相差1.56%-30%,在X+Z向地震作用下相差10%-35.8%；结构在X向地震作用下得到的位移延性系数相差1.53%-14.5%,在Z向地震作用下相差9.92%～16.41%,在X+Z向地震作用下相差5.78%-44.91%；表明采用不同的地震波对结构进行动力弹塑性分析结果相差较大 3、对采用不同钢材强度的钢管拱桁架进行动力弹塑性分析,结构采用Q390钢材单榀用钢量比Q345减少6.74%,采用Q420钢材比Q345减少11.75%；结构采用Q390钢材弹塑性界限加速度峰值比Q345提高20%左右,采用Q420比Q345提高30%左右；结构采用Q390钢材破坏界限加速度峰值比Q345提高15%左右,采用Q420比Q345提高25%左右；上述数据表明随着钢材强度的提高,钢管拱桁架用钢量逐渐减少,而其弹塑性界限加速度峰值和破坏界限加速度峰值显著增大,说明采用高强度钢材可显著提高结构的抗震水平。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU392.3;TU311.3

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本文编号：2517410