网架结构支座节点及整体结构抗震性能研究

发布时间：2020-11-21 11:49

　　 网架结构通常作为震后避难场所使用,但是通过大量网架结构的震害调查发现,网架结构的支座节点处的破坏严重,其严重影响网架结构的继续使用。本文通过试验研究和有限元分析的方法,对支座节点和网架整体结构的抗震性能进行研究,给出网架结构常用的平板支座在不同破坏模式下的受力机制,为网架结构支座节点设计提供理论基础和设计建议。此外,本文还以实际震害为基础,对整体结构进行有限元分析,探究其强震失效机理,并对其地震易损性进行评估,为网架结构性能化设计提供参考。本文以支座节点的破坏模式为出发点,对不同破坏模式下的支座节点进行进行精细化有限元模拟分析和试验研究。首先进行了开长孔支座在不同参数条件影响下的有限元研究。通过有限元参数分析,得到了平板支座的水平极限承载力计算方法和受力模式的判定方法,可以为平板支座的设计提供参考。然后对短边距支座进行了试验研究,参考各国规范对边缘混凝土破坏的承载力计算方法进行了修正。修正方法可以较好的预估支座发生边缘混凝土破坏时的水平极限承载力。同时试验结果表明,采用减隔震措施可以有效避免边缘混凝土破坏的发生。以芦山某体育馆为研究对象,考虑杆件屈曲和支座破坏的影响,对其采用单独建模与整体建模进行计算,分析网架结构在不同建模方式和边界条件下的动力响应差别,探究网架结构的强震失效机理。其中根据网架支座的实际受力,建立了能考虑支座破坏的整体分析模型。结果表明,应当采用整体建模的方式对网架结构进行分析。支座破坏作为网架结构在实际震害中的主要破坏形式,对网架结构的动力响应影响巨大,所以在进行网架结构抗震性能分析时应当考虑支座破坏的影响。基于上述对网架结构强震失效机理的研究,选取整体模型进行增量动力时程分析。通过地震易损性对网架结构的抗震性能进行分析讨论。分析结果表明,在进行网架结构性能评估时,结构性能指标的选取应当结合实际震害。考虑支座破坏后,网架结构的倒塌概率增大,所以支座破坏对网架结构抗震性能的影响不容忽略。最后,本文进行了网架结构的地震损伤等级进行了划分,为网架结构抗震性能评估提供参考。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU352.11;TU356
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 现行规范设计要求
    1.3 大跨空间结构研究现状
        1.3.1 大跨空间结构支座研究
        1.3.2 空间结构强震失效机理研究
        1.3.3 基于性能的抗震风险评估研究
    1.4 本文主要研究内容
2 开长孔平板支座抗震性能试验和有限元研究
    2.1 试验概况
    2.2 试验结果
        2.2.1 主要试验现象及破坏模式
        2.2.2 滞回曲线
        2.2.3 承载力与变形能力
        2.2.4 锚栓应变分析
    2.3 开长孔支座抗震性能有限元研究
        2.3.1 有限元模型
        2.3.2 有限元模型验证
        2.3.3 参数分析
        2.3.4 锚栓受力分析
    2.4 平板支座水平极限承载力计算
        2.4.1 受力机理
        2.4.2 计算结果对比
    2.5 本章小结
3 短边距支座节点抗震性能的试验研究
    3.1 试验概况
        3.1.1 试件设计
        3.1.2 试件材性
        3.1.3 试验装置
        3.1.4 量测方案
    3.2 试验结果
        3.2.1 试验现象及破坏模式
        3.2.2 滞回曲线
        3.2.3 承载力与变形能力
    3.3 箍筋应变分析
    3.4 混凝土边缘破坏水平极限承载力计算
        3.4.1 混凝土边缘破坏破坏面计算
        3.4.2 混凝土边缘破坏承载力
        3.4.3 计算结果对比
    3.5 本章小结
4 空间网架结构强震失效机理研究
    4.1 模型概况
        4.1.1 上部网架结构单独建模
        4.1.2 整体建模
        4.1.3 支座模拟
        4.1.4 杆件屈曲模拟
    4.2 静力计算结果分析
    4.3 周期与振型
    4.4 实际地震作用下结构震害对比
    4.5 不同地震作用下结构动力响应分析
        4.5.1 支座反力对比
        4.5.2 杆件应力对比
        4.5.3 杆件损伤对比
        4.5.4 节点位移对比
    4.6 本章小结
5 考虑支座节点性能的网架结构地震易损性研究
    5.1 网架结构模型建立和地震波选取
        5.1.1 网架结构建模方式选取
        5.1.2 地震波选取
    5.2 IDA分析结果
        5.2.1 铰接模型
        5.2.2 支座模型
    5.3 地震易损性分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 主要工作与结论
    6.2 本文创新点
    6.3 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

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本文编号：2892952