大跨度拱形空间桁架结构的地震易损性分析

发布时间：2020-09-27 06:29

　　工程结构的地震易损性能够从概率角度描述结构抗震性态,现已成为衡量结构抗震能力的重要指标和工具。本文以火力发电站干煤棚为工程背景,采用谱表现方法模拟了地震动时程样本,分析了大跨度拱形空间桁架的横向、纵向地震响应,并利用地震易损性分析的能力需求比模型拟合法计算了其地震易损性曲线,评价了结构的地震安全性。首先,利用SAP2000软件建立了一大跨度封闭干煤棚的有限元模型。该干煤棚采用预应力拱形空间桁架结构体系,跨度为229m,长度为254m。利用有限元模型分析了结构动力特性,获得了结构主要振型及对应的振动频率。之后,以地震动峰值加速度为地震强度指标,利用工程地震动的演变功率谱模型,采用谱表现方法模拟了不同强度下的地震动时程样本。其中将地震动峰值加速度划分为11个强度等级,每一强度等级模拟合成40条地震动样本。最后,利用基于结构节点最大位移的损伤指标作为评价地震易损性的响应指标,对结构损伤等级进行划分。分别计算了每个强度等级每一地震动时程作用下的结构损伤指标。基于地震易损性分析的能力需求比模型拟合法,通过拟合结构损伤指标与地震动峰值加速度的关系,获得了结构处于基本完好、轻微破坏、中等破坏、严重破坏和倒塌状态对应的地震易损性曲线,并以此为依据对工程结构整体抗震性能进行了评价,给出了结构改进建议。本文进行了大跨度拱形空间桁架结构的地震响应分析和易损性函数计算,分析结果可为类似结构的抗震设计提供参考。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU352.11
【部分图文】：

剖面图,大跨度拱,空间桁架,有限元模型

b) 剖面图图2-1 火力发电站干煤棚结构布置图限元模型立形空间桁架通常节点数量较多，结构体系复杂，动力特构。 SAP2000 软件建立了一大跨度封闭干煤棚的有限元模预应力拱形空间桁架结构体系，各榀主桁架的第 2 道至处设置 7 根无质量撑杆。各撑杆下端以高强度拉索连力来改善结构受力性能。采用 SAP2000 软件提供的三维结构中的杆件。本文共定义了 5 种空心圆钢管截面，见

振型图,大跨度拱,空间桁架,振型

高阶振型的振动特性比较复杂，宜取较多的阶数分析结构的动力特性。基于此，本文采用振型叠加法对结构进行模态分析，并取其前 90 阶振型。表 2-2 给出了由大跨度拱形空间桁架有限元模型获得的拱形空间桁架前20阶固有频率和振型特征。图2-3列出了结构前 10 阶振型图。表 2-2 大跨度钢桁架有限单元模型的振型阶数频率(Hz) 振型类型1 0.8458 沿横轴水平振动2 0.9182 沿纵轴水平振动3 1.2129 沿结构对角线竖向振动4 1.2407 沿横轴水平振动（3/2 个正弦）5 1.3060 沿横轴反对称竖向振动6 1.5483 沿纵轴对称竖向振动（3/2 个正弦）7 1.6441 沿横轴水平振动8 1.9762 沿纵轴相向振动9 2.0121 沿纵轴对称竖向振动

【参考文献】