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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

作　者: 吴长
导　师: 王秀丽
学　校: 兰州理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 约束屈曲支撑双层网壳减震性能分析参数化分析
分类号: TU399
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 97次
引　用: 2次
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内容摘要

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。

全文目录

目录  5-7
摘要  7-8
Abstract  8-10
第1章绪论  10-22
  1.1 引言  10-12
  1.2 研究现状  12-13
  1.3 约束屈曲支撑研究现状  13-19
    1.3.1 约束屈曲支撑的国外研究情况  14-18
    1.3.2 约束屈曲支撑的国内研究情况  18-19
  1.4 约束屈曲支撑的工程应用和发展前景  19-21
  1.5 研究思路和研究内容  21-22
第2章约束屈曲支撑的工作原理和力学性能  22-31
  2.1 约束屈曲支撑工作原理  22-23
  2.2 约束屈曲支撑基本构成  23-25
  2.3 约束屈曲支撑的力学性能  25-27
    2.3.1 约束屈曲支撑构件的静力性能  25
    2.3.2 约束屈益支撑构件的动力性能  25-27
  2.4 约束屈曲支撑的整体稳定  27-28
  2.5 约束屈曲支撑消能内核稳定性能  28-29
  2.6 约束屈曲支撑构件缝隙的确定  29-31
第3章网壳结构抗震性能的理论  31-40
  3.1 计算模型的建立  31
    3.1.1 力学模型及分析方法  31
    3.1.2 结构的支承  31
  3.2 网壳结构的抗震分析  31-38
    3.2.1 抗震分析方法  32-35
    3.2.2 强烈地震作用下的非线性问题  35
    3.2.3 地震动输入  35-38
  3.3 关于结构的阻尼  38-40
第4章双层K6球面网壳的减震性能分析  40-82
  4.1 有限元模型建立  40-43
    4.1.1 双层球面网壳的形式  40-41
    4.1.2 双层K6球面网壳的模型  41-42
    4.1.3 Ansys单元模型选择  42-43
    4.1.4 有限元模型  43
  4.2 静力分析  43-46
    4.2.1 荷载与作用  43-45
    4.2.2 静力分析  45-46
  4.3 模态分析  46-49
  4.4 约束屈曲支撑的布置和选用原则  49-50
  4.5 减震效果评价指标的确定  50-51
  4.6 三向E1-centro地震波作用下的减震性能分析  51-70
    4.6.1 原结构时程响应分析  51-53
    4.6.2 确定支撑的设置方式  53-54
    4.6.3 不同约束屈曲支撑布置方案的位移分析  54-63
    4.6.4 三向E1-centro地震波作用下的杆件轴力结果比较  63-70
    4.6.5 小结  70
  4.7 不同地震波作用下的减震性能对比分析  70-75
    4.7.1 结构位移响应分析  70-73
    4.7.2 杆件轴力响应分析  73-74
    4.7.3 小结  74-75
  4.8 考虑地震波不同加速度峰值的减震性能对比分析  75-81
    4.8.1 结构位移响应分析  75-78
    4.8.2 杆件轴力响应分析  78-80
    4.8.3 小结  80-81
  4.9 本章小结  81-82
第5章三向地震波下结构的参数化分析  82-87
  5.1 约束屈曲支撑截面大小对结构抗震性能的影响  82-84
  5.2 约束屈曲支撑在不同矢跨比结构中的减震性能分析  84-86
    5.2.1 网壳矢跨比对网壳刚度影响  84-85
    5.2.2 结构位移响应分析  85-86
  5.3 本章小结  86-87
第6章约束屈曲支撑在双层柱面网壳的减震效果分析  87-93
  6.1 分析模型  87
  6.2 结构的自振特性分析  87-88
  6.3 结构的静力分析及结构动力响应分析  88-89
  6.4 加约束屈曲支撑时的动力响应分析  89-92
    6.4.1 支撑布置原则探讨  89
    6.4.2 支撑布置形式  89-90
    6.4.3 结构位移响应分析  90-92
    6.4.4 结构轴力响应分析  92
  6.5 结论  92-93
结论与展望  93-95
  结论  93-94
  展望  94-95
参考文献  95-101
致谢  101-102
附录A:攻读学位期间所发表的学术论文目录  102

约束屈曲支撑在大跨度双层网壳的减震性能分析

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