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网架结构支座节点及整体结构抗震性能研究

刘洪滔  
【摘要】: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。


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