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约束屈曲支撑在大跨度双层网壳的减震性能分析

吴长  
【摘要】: 近年来大跨空间结构发展迅速,网壳结构抗震性能研究尤为重要。由于单层球面网壳的稳定性问题比较突出,随着跨度增大,更多工程被设计成双层网壳,例如:国内最大跨度的双层球面网壳结构—北京老山奥运自行车馆;双层椭球网壳的国家大剧院;世界跨度第一的双层网壳罩棚—重庆奥体中心体育场;北京体育大学双层双曲扭网壳综合馆等。 约束屈曲支撑(BRB)是一种新的可以避免支撑屈曲的体系,主要是由核心钢构件和外围约束构件两部分组成,在承受轴向荷载作用时,约束屈曲支撑的核心构件在拉力和压力作用下,均可以达到充分屈服,通过屈服达到耗能的目的。但统计表明,BRB减震研究与设计仅局限于普通结构,如框架结构、框剪体系、桥梁结构等,而在大跨度结构中的减震研究还是处在起步阶段。本文主要探讨约束屈曲支撑在双层网壳结构减震中的适用性。 本文主要进行了以下工作: (1)应用有限元软件ANSYS,根据双层球面网壳组成和杆件连接规律编程,实现自动化建模。模型中假设约束屈曲支撑杆件为理想弹塑性模型。 (2)对K6双层球面网壳进行静力分析和模态分析,根据静力分析结果和模态分析结果掌握结构变形特征、节点位移分布规律、自振频率等,根据网壳力学性能提出支撑布置原则。 (3)通过输入三向地震波对结构进行动力时程分析,得到节点位移减震规律和杆件轴力减震规律以及支撑屈服进展及耗能状况,通过对比对减震系统工作性能做出评价。 (4)分别在不同地震波和不同地震加速度峰值下对结构进行了计算分析,比较了减震效果的差异。研究了结构的矢跨比、约束屈曲支撑截面的大小等参数对网壳减震效果的影响。 此外,对约束屈曲支撑在双层柱面网壳的减震效果进行了分析。


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