90m跨不同截面形式钢管拱桁架抗震性能研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:lajiub1987
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地震是对人类生存安全危害最大的自然灾害之一,一次破坏性的地震会对人类社会造成巨大的经济损失和社会损失,甚至威胁国家的安全和社会稳定。我国是世界上地震活动最强烈和地震灾害最严重的国家之一。本文主要研究拱桁架结构在地震作用下的地震响应,建立该类体系对地震作用下的防御机制,对现有的抗震设计方法与基于性能抗震设计予以比较,确保地震特别是罕遇地震来临时结构不至于垮塌,从而使其结构起到地震避难所的作用,同时分析不同截面形式对于在地震作用下所产生不同的地震响应。当地震来临时,能够利用它来保护人民群众的生命财产安全,有着巨大的经济价值和社会价值。本文运用SAP2000结构分析软件,分析矢跨比为0.25的90m拱桁架结构模型在地震下的弹塑性动力响应,基于性能化抗震设计,研究当结构采用不同截面形式时其用钢量,延性指标以及破坏形态的不同。1、弹性阶段设计时,截面选取遵循上下弦主要受力杆件控制强度应力比1.0附近、腹杆等非主要受力杆件控制杆件长细比的原则来进行,然后对结构进行模态分析,主要得到钢管拱桁架结构的自振周期和振型,了解钢管拱桁架的刚度和质量分布程度和各阶振型的振动形式。2、本文通过建三种不同截面形式的钢拱桁架模型,分别是倒三角形截面,正三角形截面,梯形截面,选用三种不同地震波(上海人工波,好莱坞波,LwD波)来分析不同截面形式的钢管拱桁架在地震波作用下的动力响应。3、分别对三个模型采用PUSHOVER分析,用静力推覆分析计算得到结构的内力和变形,并借助地震需求谱或直接估算的目标性能需求点,近似得到结构在预期地震作用下的抗震性能状态,由此实现对结构的抗震性能进行评估。本文得出的主要结论如下:一、在跨度和矢跨比相同的情况下,采用梯形截面的钢管拱桁架用钢量最大,倒三角与正三角用钢量相近。二、无论何种截面形式的结构竖向刚度明显小于水平刚度,其竖向位移响应是该结构的主要位移响应,钢管拱桁架的竖向耗能能力小于其水平耗能能力。三、三种截面形式下的钢管拱桁架,无论从何种地震波输入,所得出的延性系数都较大,破坏均为动力失稳破坏,这说明结构的延性都较好,符合人们对生产应用的需求。在相同跨度,相同矢跨比的情况下,不同截面形式结构的整体的受力性能相似,截面不同对结构承载力影响较小。四、采用时程分析以及PUSHOVER推覆分析时,均可得出,结构按8。小震设计,杆件应力控制在1.0左右时,结构可抵抗中震作用,但不足以抵抗罕遇地震作用。
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