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带斜面的网架整体结构相互作用分析

于龙  
【摘要】: 网架结构是空间结构中采用最多的一种结构形式。在工程实践中,随着建筑风格的丰富多样化,或出于采光、通风等的需要,会采用带斜面的网架结构形式。由于这种网架倾斜放置,两端支承柱之间存在很大的高差,造成了整体结构的质量和刚度分布明显不对称。地震作用下,带斜面的网架下部低端和高端支承柱通过网架相互作用,带斜面的网架整体结构受力时既具有普通网架结构的共性,又具有斜面网架整体体系的特性。因此应该针对整个结构体系进行研究分析。 本文对不同下部支承刚度的周边支承带斜面网架整体结构进行了静力、固有振动特性及弹塑性时程分析,并与平面网架进行了地震作用下的受力特性对比。分析表明:带斜面的网架在水平x、y方向的整体受力特性有很大差别。斜面网架沿y方向(第二或第三振型方向)运动时,高、低端支承柱和网架一起构成了整体性很强的抗侧力体系,y向水平地震作用按柱的侧移刚度分配剪力;沿x方向(第一振型方向)运动时,低端柱没有形成对高端柱的强有效约束,x向地震剪力由支承柱承受的荷载根据达朗伯原理确定;由于高、低端支承柱向与其相连的上弦、腹杆传递的轴力相差较大,地震作用下网架的内力分布呈现斜面网架的独特性;地震作用下,斜面网架下部支承刚度变化时,主要对整体结构的水平振动和上部网架的竖向振动产生影响。 在时程分析中考虑并实现了初始静载的影响。分析表明:罕遇地震下的ANSYS弹塑性时程分析应当考虑初始静载的影响,在弹塑性阶段使用叠加原理,会造成网架动位移偏小,未屈服杆件动内力偏小,屈服杆件动内力偏大。 最后,针对地震作用下斜面网架的动力响应特点,采取了在高端支承柱间增设约束屈曲支撑的方法以控制高端柱沿第一振型方向的位移,并与传统支撑进行了综合对比。对比表明:约束屈曲支撑较传统支撑能更合理地控制整体结构的水平动位移与柱底剪力的分布,并耗散部分地震能量。


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