组合空间钢管拱桁架结构在地震下的动力响应

应用有限元程序ANSYS,对一组合空间钢管拱桁架结构在地震作用下的动力响应的全过程进行了全程跟踪,对响应过程全面了解,同时初步研究了地震波的输入方向及这个因素对拱桁架动力性能的影响。     

节点刚度对空间管桁架拱动力性能影响的研究

为研究相贯节点刚度对空间管桁架拱动力性能的影响,在节点域板壳单元与弹簧单元的动力性能一致性得到验证的基础上,建立节点域精细化弹簧模型,采用材料与几何非线性有限元法分析结构模态与地震时程响应。以跨度为50m,矢跨比为0.29的倒三角形截面空间管桁架拱为算例,结果表明：节点域弹簧模型的基频比普通模型低8.81%。加速度峰值为0.4gal的各向地震作用下,节点未进入塑性状态,节点处引入弹簧单元能有效地考虑节点的半刚性,相对于理想刚接的情况,节点位移响应相差不大,而轴力响应较为明显,水平地震作用下结构的内力增大了25.53%,竖向地震作用下结构的内力增大了4.89%,三维地震作用下结构的内力增大了22.49%。对不同跨度、矢跨比的空间管桁架拱进行了时程响应分析与讨论,计算结果表明：在大跨度管桁架拱节点设计分析中,节点刚度对结构动力性能的影响有较强的敏感性;节点刚度对不同矢跨比管桁架拱动力响应的影响与地震波的输入方向有关,此类结构在强震作用下,不宜采用未考虑节点刚度的模型进行动力响应分析。     

隔震支座钢管拱桁架失效机理及减震效应分析

利用SAP2000设计分析软件,按8度(0.2g)抗震设防要求对120m跨五心圆钢管拱桁架进行设计,然后采用考虑几何与材料双重非线性的集中塑性铰理论,对该拱桁架原结构和隔震结构进行地震波作用下的动力弹塑性分析,分别获得原结构和隔震结构的失效形态、塑性铰分布、整体变形及延性系数,比较并评定了原结构和隔震结构的失效类型、极限承载力和变形能力。结果表明:采用隔震支座结构第一周期约为原结构的2.7倍,自振周期得到延长,失效界限地震波加速度峰值相比原结构提高了255.9%,承载能力有明显提高;原结构和隔震结构在地震波作用下的失效类型均为动力失稳破坏,在达到失效界限加速度峰值时进入塑性的杆件数量均较少,主要集中在拱脚位置;原结构和隔震结构在2个主要受力方向均具有一定的延性性能,但其失效前的绝对变形较小,破坏前预兆性不显著。     

含压电主动杆件的桁架结构的动力稳定性研究

针对桁架结构的稳定性问题,建立了一种新型的含压电主动杆件的桁架结构,并对该结构在周期性荷载作用下的动力稳定性进行了研究,研究发现该压电桁架结构的动力稳定性能明显增强,说明这种方法是有效的、可行的。     

大跨度拱桁架结构抗震性能分析

以单榀拱桁架屋架盖为研究对象，采用有限元软件ANSYS，对矢跨比为0．2、跨度为120m的钢管拱桁架的动力特征及抗震性能进行了分析研究，得到了该结构振型特点、自振频率、地震作用下的能力分布。分析结构表明，该结构满足使用要求，并指出薄弱部位，为拱桁架的抗震设计提供了一定的理论依据和参考。     

北京将台花园拱壳杂交钢结构的动力稳定性分析

北京将台冬季花园采用复杂的杂交结构体系,其中屋面网壳部分可以视作拱壳杂交结构.近年来世界各地地震的频发使得空间结构的动力稳定问题亟待解决.本文对冬季花园建立了修正的有限元模型,通过不同峰值加速度地震作用下的非线性动力时程分析,研究了该模型在一条天然地震波作用下的动力稳定性能.结果表明,结构的动力稳定临界荷载超过了规范规定的最大值,可以认为结构的动力稳定性良好.     

基于增量动力分析法的大跨度空间管桁架结构地震易损性分析

增量动力分析法(IDA)是对结构进行抗震评估的一种有效方法。采用挠跨比作为结构性能参数、地面峰值加速度作为地震动强度参数,选取10条地震波,以某实际大跨度空间管桁架结构为研究对象,对其进行增量动力分析。同时,从概率分析的角度,得出结构地震易损性曲线。结果表明:该结构在8度三水准地震作用下达到三种极限状态的概率较小;该结构在8度罕遇地震作用下倒塌概率仅为0.93%,承载能力较高,但延性较低;增量动力分析方法和地震易损性分析相结合可以有效地评估大跨度空间管桁架结构的抗震能力。     

下部结构对钢管拱桁架抗震性能的影响

通过建立模型,从结构的节点位移、抗震承载力和破坏形式等方面,对三种不同下部结构钢管拱桁架进行了强震下动力弹塑性时程分析,结果表明,三种下部结构拱桁架都能够满足预期的抗震设防目标,下部结构形式会影响拱桁架结构的抗震承载力。     

张弦桁架施工阶段平面外稳定性研究

通过吊装阶段的动力分析,对张弦桁架结构平面外稳定性进行了研究,分析了张弦桁架动态吊装过程对结构平面外稳定的影响,指出在正常设计条件下,吊装过程中结构的平面外稳定性是较易满足的。     

双层柱面网壳弹塑性抗震性能

对双层柱面网壳的弹塑性抗震性能进行了探讨。采用理想弹塑性模型 ,通过结构非线性分析程序ADINA ,对双层柱面网壳结构进行了地震作用下的弹塑性分析。利用EL Centro地震波对网壳结构进行时程地震反应分析 ,考察了杆件进入塑性后网壳的地震响应和抗震性能 ,揭示了这类网壳的弹塑性性能特点     

不同地震动输入下弦支穹顶结构的动力稳定性

本文采用基于B-R运动准则改进的动力稳定判别方法,结合结构的时程响应曲线,采用有限元软件ANSYS分别研究了El-Centro波、Taft波和天津波作用下不同矢跨比弦支穹顶结构的动力稳定性能和稳定形态,并作了比较。研究表明3种地震作用下,结构失稳形态均是非对称的;无论何种地震波下,结构的矢跨比越大,结构的稳定性越强;对于同一种矢跨比结构,El-Centro波作用下的结构动力稳定临界值最大,结构动力稳定性最好;天津波作用下的结构动力稳定临界值最小,结构动力稳定性最差。由此可见,不同的地震波作用下结构的动力稳定临界荷载值不同,仅通过一条地震波来研究结构的动力稳定性能是片面的。     

强震作用下大跨度拱形立体桁架结构动力失效机理研究

大跨度拱形立体桁架结构在强震下发生的失效模式有动力失稳破坏和动力强度破坏,依据已有的B-R动力失稳判定准则和评定网壳结构动力强度破坏行为的方法,研究结构在强震作用下进入塑性杆件数目及比例,以及结构最大位移变化规律.研究表明,如果超过某一荷载时,结构进入塑性的杆件比例显著增长,则该荷载即被认为是拱形立体桁架结构的动力强度破坏临界荷载.以某拱形立体桁架为背景,选取三向El-Centro波和三向天津波作为地震输入进行弹塑性时程分析,进一步验证本文的结论,通过分析可以得出该拱形桁架在强震作用下发生动力失稳破坏.     

高抗力波纹拱板-钢筋桁架-混凝土组合拱壳的选型及施工研究

拱壳结构应用在防护工程中具有高抗力及经济等特点,早期限于技术与经济条件多为单纯的钢筋混凝土结构.随着工程技术的进步,用钢与混凝土组合而成的拱壳结构不仅具有高抗力的特点,而且施工也极其方便.首先对拱壳结构进行选型研究,根据拱壳结构在防护工程中的受力特点,提出了波纹拱板-钢筋桁架-混凝土组合拱壳及钢骨混凝土组合拱壳两种结构形式,分析了它们在冲击波荷载作用下的动力响应.然后从施工角度考虑,进一步研究了组合拱壳在施工过程中的受力性能以及所能提供的的方便性,为工程实践提供依据.     

在地震波作用下地下连续墙的动力响应

采用有限元-无限元耦合法分析在地震波作用下地下连续墙与场地土相互作用的动力响应。子结构法的应用有效地解决了有限元-无限元的耦合问题。通过实例分析了El Centro波作用下地下连续墙在场地土中的动力响应,讨论了场地土层性质、厚度以及夹层属性对连续墙动力响应的影响,对地下连续墙的抗震设计具有参考价值。     

新型索桁架屋盖体系的分析

新型索桁架是在索桁架和拱的基础上，构思出的一种大跨度杂交桁架结构体系?本对新型索桁架屋盖体系的静力与动力特性分析进行研究，并采用能量变分原理进行求解，中有算例说明其应用。     

不同强度钢材对钢管拱桁架动力破坏的影响

以跨度为180 m、矢跨比为0.2的三心圆钢管拱桁架结构为研究对象,采用有限元分析软件SAP2000对选用Q345、Q390和Q420三种不同强度钢材的拱桁架进行动力弹塑性分析,分析表明,随着钢材强度的提高,钢管拱桁架用钢量逐渐减少,而其弹塑性界限加速度峰值和破坏界限加速度峰值显著增大,说明采用高强度钢材可显著提高结构的抗震水平。     

不同类型地震波作用下超高层结构动力响应分析

目前,由于长周期地震动的缺乏,国内外对于长周期地震动特性及在长周期地震动作用下的超高层结构地震响应的研究尚不成熟。该文选取长周期地震动Tom波、地表反应波LS-R波、普通地震动El Centro波作为输入,对在不同类型地震波作用下的超高层结构进行了模型振动台试验,并对试验结果进行了分析。通过对三条不同类型地震波作用下超高层结构的动力响应分析,以时频分析的角度分析了超高层结构地震反应与输入地震动特性之间的关系及超高层结构在长周期地震动作用下与普通地震动作用下的地震反应差异等。     

预压装配式预应力混凝土框架弹塑性动力时程分析

通过对一榀2层两跨预压装配式预应力混凝土框架进行拟动力试验,采用不同加速度峰值的El Centro地震波激励加载,了解了预压装配式框架的动力性能和变形能力。研究表明,预压装配式预应力结构有着较强的变形恢复能力,加载至框架屈服,卸载后变形基本恢复。采用结构通用有限元分析软件MIDAS/Gen考虑节点半刚性对模型结构进行弹塑性动力分析,求出其位移反应,并与试验结果进行了比较,两者吻合较好。     

钢管空间拱桁架在不同场地条件下弹塑性地震响应对比分析

以跨度150m、矢跨比0.25的钢拱桁架结构体系为研究对象,基于四种场地类别分别建立四种模型,运用SAP2000软件和集中塑性铰理论,进行在地震波作用下的动力弹塑性性能分析.分析中考虑了几何和材料双重非线性影响,分别获得了结构在不同场地类别下的失效承载力、节点位移响应、位移延性系数、塑性发展程度以及结构整体变形形态.结果表明:按多遇地震作用设计,场地由硬变软,用钢量变化很小,按满足罕遇地震下安全工作的性能要求进行设计,用钢量变化较大;在不同地震波作用下,拱桁架多因靠近跨中与拱脚附近的腹杆首先退出工作导致结构失效破坏;不管场地硬或软,结构失效时塑性发展程度均较浅,进入塑性的杆件数量均较少,最终破坏是由"薄弱部位"形成塑性铰区域导致结构成为机构而倒塌;场地由Ⅰ类到Ⅳ类变化时,对应结构失效界限地震波峰值的比值为1∶0.802∶0.766∶0.721.     

减震与隔震集成技术在钢管拱桁架体系中的应用

将隔震支座与防屈曲支撑应用于三心圆立体钢管拱桁架体系,以开展其集成减震与隔震效应研究。通过利用SAP 2000软件和几何与材料双重非线性的集中塑性铰理论,开展其在地震波作用下的动力弹塑性性能分析,分别获得原结构和减震与隔震结构的塑性铰分布、整体变形、失效形态及结构延性系数,比较并评定了原结构和减震与隔震结构的失效类型、极限承载力和变形能力。结果表明,减震与隔震结构自振周期得到延长,失效界限地震波加速度峰值相比原结构提高了131.2%,抗震性能显著提高;原结构和减震与隔震结构的失效破坏类型均为弹塑性动力失稳破坏,地震波作用下两种结构在失效界限时出现的塑性铰杆件数量均较少,但分布比较均匀;两种结构模型在两个主要受力方向均具有一定的延性性能,但其失效前的绝对变形较小,破坏前预兆性不显著。