混凝土双向折板式拟扁网壳的抗震性能与稳定分析

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混凝土双向折板式拟扁网壳由密肋平板汇交构成的一种新型网壳,也可以理解为通过双向等分圆曲面后,再并用平面来替代曲面而得到的网壳。结构具有密肋板施工便捷的优点、又保留了壳体空间受力的特点。本文以这种混凝土双向折板式拟扁网壳为研究对象,首先采用有限元理论对结构静力性能和动力特性进行分析,为后续弹性稳定及抗震分析奠定基础,采用特征值屈曲分析法对结构的弹性稳定性能进行分析,采用振型分解谱法对结构的地震反应特征进行分析。并分别都考虑了矢跨比、脊梁刚度、边缘桁架上弦刚度、密肋梁刚度、屋面板刚度等参数对结构力学性能的影响进行参数化分析,了解结构内力及变形规律,为工程实际应用提供参考意见。对混凝土双向折板式拟扁网壳的静、动力分析表明:结构具有较好的刚度,结构的弯矩分布规律类似密肋楼盖,矢跨比的增加将会使结构抵抗变形能力增强,脊梁可视为密肋平板的弹性支承,改变边缘桁架上弦高度对整体结构刚度的增强效果不明显,密肋梁刚度的改变对于整体刚度影响较大,屋面板厚度的改变主要影响结构轴力,结构频谱分布较为密集,结构整体刚度分布较为均匀。建议结构矢跨比取1/6-1/4;脊梁的截面高度以满足自身承载力为度;边缘空腹桁架上弦截面高度取结构跨度的1/50-1/35;密肋梁截面高度取结构跨度1/120-1/75;屋面板厚度按构造要求确定。采用振型分解反应谱法对混凝土双向折板式拟扁网壳的地震响应进行分析结果表明:边缘空腹桁架上弦和脊梁受地震影响较为明显,结构设计时需考虑抗震影响。矢跨比的改变对于结构构件地震内力系数均有影响,增加脊梁刚度对边缘传力构件具有较大的影响,提高边缘空腹桁架上弦刚度对于结构地震内力系数影响较小,改变密肋梁刚度时,结构构件地震内力变化趋势相同。对混凝土双向折板式拟扁网壳的弹性稳定分析表明:矢跨比为影响结构弹性稳定临界荷载的主要因素;脊梁作为密肋平板边缘主要的约束构件,提高脊梁刚度对结构临界荷载的影响不大;改变边缘空腹桁架上弦截面高度对结构临界荷载影响不大;提高密肋梁刚度是有利于增强结构弹性稳定性能的;增加屋面板厚度对结构临界荷载的影响不大,过厚的屋面板会使结构自重增加,不利于增强结构的稳定性能。
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