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仿古钢塔是古遗址保护建筑中的典型代表之一,具有大跨度、大空间、自重轻等特点,其受力包括抗震特性有别于传统材料的塔形建筑。近年来由于地震灾害频发,该类结构的抗震设计和研究日益重视。国内对仿古塔形建筑抗震性能研究主要集中于木塔、砖石古塔和钢筋混凝土仿古塔上,而钢结构仿古塔抗震性能方面的研究较少。本文结合隋唐洛阳城天堂遗址保护展示工程仿古钢塔工程,利用有限元分析软件ANSYS建立数值模型开展了系统的整体结构抗震性能研究。分述如下:
1)通过钢塔主体结构动力特性分析,得到了振动周期,明确了振动形态。对比结构基频理论计算值与现场动力特性测试值,验证了有限元数值模型、重力荷载代表值和边界条件取舍的合理性。
2)通过7度常遇地震下的反应谱分析,确定了仿古钢塔的位移、应力和内力的分布规律。El-Centro地震波时程分析后,获得了结构响应随地震历程的变化规律。对比反应谱计算成果,明确了两计算成果的一致性和可靠性。
3)论述了抗震分析中的不足及遇到的关键问题,提出了尚待研究的课题。