大跨度钢结构支座受力机理与其灾变行为的模拟方法研究

发布时间：2017-09-06 15:50

  本文关键词：大跨度钢结构支座受力机理与其灾变行为的模拟方法研究

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【摘要】：大跨空间结构具有受力合理、抗震性能好、结构造型美观、机械化程度高等优点，得到了许多建筑师的认可，在实际的工程如会展中心、体育馆、工业厂房等建筑中都得到较为广泛的应用。同时，大跨度空间结构也标志着一个国家的建筑科学技术发展水平。 支座是连接上部结构与下部结构的重要构件，同时支座也被认为是结构构件受力中一个薄弱环节，，它的损坏可能直接影响到整体结构的安全性。因此，进行大跨度钢结构支座受力机理与其灾变行为的模拟方法研究具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文介绍了现在工程中常用的支座形式及其发展历程，以西安建筑科技大学文体馆大跨钢结构为例，利用ANSYS有限元分析软件，建立该大跨钢支座的计算模型，并对支座的受力性能进行了详细分析；同时，对支座失效时整体结构的稳定性及地震响应进行模拟，得出如下结论： 1、支座在正常使用的荷载作用下能够满足设计要求，支座的关键区域出现在下支座板伸出的梳齿板内孔与销轴接触区域，该区域容易形成应力集中，同时销轴耳帽处也容易产生应力集中，若对支座进行设计应用，应对这些部位进行重点考虑。 2、在六种不同工况下，对支座失效时大跨钢结构整体模型进行了特征值屈曲分析、非线性分析和初始缺陷对其稳定性影响分析。分析结果表明：大跨钢结构中间三榀钢架支座的失效对整体结构的稳定性影响最大，初始缺陷将会降低结构的承载能力。 3、通过分析支座失效后结构的自振特性，利用时程分析法和振型分解反应谱法研究了大跨钢结构支座失效在多遇地震作用下的灾变行为，得到了支座在X方向受力最大等一些较有工程实用价值的研究成果。
【关键词】：大跨结构 钢支座 有限元分析 受力机理 灾变研究 地震反应
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU393.3
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 概述9-12
• 1.1.1 支座的作用及应用现状9-11
• 1.1.2 支座的分类11-12
• 1.2 支座的研究背景以及研究现状12-14
• 1.2.1 研究背景12
• 1.2.2 研究现状12-14
• 1.3 本文研究的意义14-15
• 1.4 本论文所研究的大跨钢支座的介绍15-17
• 1.4.1 工程介绍15-16
• 1.4.2 本文大跨钢支座的特点16-17
• 1.5 本论文的主要工作17-19
• 第二章 常用钢支座及其防护19-27
• 2.1 常用钢支座及其特性19-25
• 2.2 钢支座的防护措施25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 钢支座有限元模型建立27-39
• 3.1 ANSYS有限元软件介绍27-28
• 3.1.1 ANSYS有限元软件简述27
• 3.1.2 ANSYS有限元软件功能介绍27-28
• 3.2 支座模型建立及网格划分28-32
• 3.2.1 支座建模单元的简介28-29
• 3.2.2 支座模型的建立29-30
• 3.2.3 支座网格划分30-31
• 3.2.4 结构分析的内容31-32
• 3.3 接触问题模拟32-37
• 3.3.1 接触界面条件32-34
• 3.3.2 接触问题的数值计算方法34-35
• 3.3.3 钢支座接触面的摩擦系数确定35-37
• 3.4 本章小结37-39
• 第四章 钢支座在单榀结构中的受力过程分析39-47
• 4.1 单榀钢拱结构的受力分析39-43
• 4.1.1 计算模型单元的选取及建立39-40
• 4.1.2 单榀钢拱结构中钢支座受力情况40-43
• 4.2 钢支座在单榀结构中的受力分析43-45
• 4.3 本章小结45-47
• 第五章 不同工况下钢支座在整体结构中的受力过程及灾变分析47-85
• 5.1 荷载取值及其工况组合47-48
• 5.2 各种荷载工况下支座受力分析48-51
• 5.3 不同荷载工况下支座的灾变分析51-79
• 5.3.1 工况一中支座的灾变分析51-54
• 5.3.2 工况二中支座的灾变分析54-58
• 5.3.3 工况三中支座的灾变分析58-62
• 5.3.4 工况四中支座的灾变分析62-66
• 5.3.5 工况五中支座的灾变分析66-70
• 5.3.6 工况六中支座的灾变分析70-76
• 5.3.7 工况一中多支座的灾变分析76-79
• 5.4 支座破坏对整体结构稳定性的影响79-83
• 5.4.1 整体结构特征值屈曲分析79-80
• 5.4.2 整体结构几何非线性分析80-83
• 5.5 本章小结83-85
• 第六章 支座失效后大跨钢结构动力响应及灾变分析85-97
• 6.1 概述85-86
• 6.2 结构的自振特性86-88
• 6.2.1 模态分析理论86
• 6.2.2 结构自振频率86-88
• 6.3 反应谱分析88-91
• 6.3.1 结构反应谱分析89-91
• 6.4 结构动力时程分析91-95
• 6.4.1 地震波的选取91-92
• 6.4.2 时程响应分析92-95
• 6.5 本章小结95-97
• 第七章 结论与展望97-99
• 7.1 结论97
• 7.2 展望97-99
• 致谢99-100
• 参考文献100-103
• 附录103

【参考文献】

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本文编号：804046