發(fā)布時間：2021-03-07 15:59

　　為研究下部支承對單層柱面網(wǎng)殼整體結(jié)構(gòu)抗震性能的影響,建立了包含下部支承的整體結(jié)構(gòu)有限元模型。通過增量動力分析方法對典型算例開展參數(shù)分析,分析了下部支承剛度、屋面荷載等參數(shù)對整體結(jié)構(gòu)抗震性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明:考慮下部支承與單層柱面網(wǎng)殼的耦合效應(yīng)后,結(jié)構(gòu)的自振頻率減小,整體結(jié)構(gòu)的剛度明顯減弱;單層柱面網(wǎng)殼耦合體系的強震失效模式為強支承結(jié)構(gòu)的網(wǎng)殼動力強度破壞與弱支承結(jié)構(gòu)的支承動力強度破壞;隨著支承剛度的增加,整體結(jié)構(gòu)的承載力先減小后增大,網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的塑性發(fā)展程度先增加后減小,下部支承結(jié)構(gòu)的塑性發(fā)展程度逐漸減小;支承剛度越大,屋面荷載對結(jié)構(gòu)承載力的影響越明顯,整體結(jié)構(gòu)的承載力隨著屋面荷載的增加逐漸降低;考慮下部支承后整體結(jié)構(gòu)的承載力降低了42.4%～85.5%,降低的原因主要包括下部支承結(jié)構(gòu)的動力放大作用和柱間的不同步效應(yīng)。 

【文章來源】：建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報. 2020,41(S1)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

結(jié)構(gòu)桿件積分點分布

為系統(tǒng)研究下部支承結(jié)構(gòu)對柱面網(wǎng)殼整體結(jié)構(gòu)抗震性能的影響特點和規(guī)律，以三向網(wǎng)格型單層柱面網(wǎng)殼為分析對象，設(shè)計了多組計算模型。該類型柱殼的桿件和節(jié)點形式統(tǒng)一、剛度大，是一種常見的工程結(jié)構(gòu)形式。如圖1所示，整體結(jié)構(gòu)由上部單層柱面網(wǎng)殼和下部支承框架組成，網(wǎng)殼的支座節(jié)點與框架梁節(jié)點間以三向鉸接的方式進行連接。上部網(wǎng)殼由兩種截面尺寸的圓鋼管組成，下部支承框架均采用方鋼管，為方便建模，梁柱截面尺寸保持一致。下部支承框架梁考慮填充墻荷載，容重以20 k N/m3進行設(shè)計。整體結(jié)構(gòu)的桿件截面尺寸符合常規(guī)靜力設(shè)計要求。網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)其周邊邊界條件均為三向鉸支，下部框架支承柱為三向鉸支。計算模型編號以編號“S203181204”為例說明，其中，“S”表示考慮初始缺陷的網(wǎng)殼，“20”表示跨度為20 m;“3”表示矢跨比f/B的倒數(shù)為3，“18”表示長寬比L/B為1.8;“12”表示屋面荷載為120 kg/m2，“04”表示柱截面(正方形)邊長為0.4 m，此時方鋼管柱壁厚0.01 m。而編號“S203181204-SAM”表示與之對應(yīng)的不考慮下部支承影響的單層柱面網(wǎng)殼模型。1.2 材料選取及單元類型

振型對結(jié)構(gòu)在動力荷載作用下的響應(yīng)會產(chǎn)生重要影響，因此對各整體結(jié)構(gòu)開展詳細的振型分析。當(dāng)下部支承剛度較大時，支承的剛度變化對結(jié)構(gòu)振型幾乎沒有影響。選取了下部支承柱截面邊長為0.4 m、1.0 m的模型S2031812進行振型對比分析，給出了結(jié)構(gòu)前2階振型，見圖4�？梢�，當(dāng)下部支承柱截面尺寸較小時，由于下部柱剛度較弱，振型以網(wǎng)殼與下部支承模型的協(xié)同變形為主。對于下部支承剛度較大的結(jié)構(gòu)，由于柱的剛度較大，振型以上部網(wǎng)殼的變形為主，這與簡化模型的振型是趨近的。從圖3中也可以發(fā)現(xiàn)，這兩種結(jié)構(gòu)第1階振型的網(wǎng)殼變形形態(tài)一致，第2階的網(wǎng)殼變形開始出現(xiàn)差異，這說明隨著下部支承剛度的逐漸增加，整體結(jié)構(gòu)的振型模態(tài)會發(fā)生較大變化。分析結(jié)構(gòu)前10階自振周期，下部支承柱截面邊長從0.4 m增加至1.0 m，第1階自振周期減小幅度為11%，后9階自振周期減小幅度為41%～66%，如表2所示，說明支承剛度的變化對整體結(jié)構(gòu)高階自振周期的影響較為顯著。圖4 結(jié)構(gòu)前2階振型對比

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于IDA方法的鋼柱支承網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)失效特征[J]. 于志偉,盧晨,劉堅,李杰,鄒劍.  廣州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(06)
[2]蘆山地震中大跨空間結(jié)構(gòu)主要破壞模式及數(shù)值分析[J]. 聶桂波,戴君武,張辰嘯,支旭東.  土木工程學(xué)報. 2015(04)
[3]空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷史、創(chuàng)新、形式分類與實踐應(yīng)用[J]. 董石麟.  空間結(jié)構(gòu). 2009(03)
[4]強震作用下球面網(wǎng)殼動力強度破壞研究[J]. 范峰,錢宏亮,邢佶慧,支旭東,沈世釗.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2004(06)
[5]大跨空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展——回顧與展望[J]. 沈世釗.  土木工程學(xué)報. 1998(03)

博士論文
[1]網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)基于損傷累積本構(gòu)強震失效機理及抗震性能評估[D]. 聶桂波.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012

碩士論文
[1]網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)與下部支承體系協(xié)同工作的研究[D]. 劉成軍.東南大學(xué) 2005
[2]網(wǎng)殼屋蓋與下部支承結(jié)構(gòu)組合體系靜、動力性能研究[D]. 徐光輝.東南大學(xué) 2005



本文編號：3069402