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二十世纪以来,大跨度高性能空间网格结构因其独特的造型和良好的经济效益而受到大家的欢迎和喜爱。随着地震的频发和造成的经济损失,国家需要建设一些大跨度的公共建筑,这些建筑不仅要能满足国家开展一些重大的社会经济活动的要求,能满足工农业生产发展的社会需求,还需要尽可能的在地震等自然灾害来临时,为灾民提供一个安全的避难场所。
但是,目前对大跨度的网架结构在常规条件下仅仅进行多遇地震的设计验算,而对于强烈地震下没有进行分析,这种现象就势必会造成将其作为地震避难所时的严重安全隐患。因此研究该类结构在强震下的弹塑性动力响应,并对其进行失效性评定具有重要的防震减灾意义。
本文基于太原地区的场地特征条件,以某体育练习馆(屋面结构为30m×60m正方四角锥网架结构,下部结构为框架结构)的整体结构模型为研究对象进行了如下的工作:
(1)模型设计:在3D3S中建立60M×30M的正放四角锥平板网架模型,将结构上的荷载按照规范组合起来,将这些荷载组合施加在模型上,按照抗震规范和钢框架设计并通过控制杆件的应力比来进行截面的优选。选择完毕后,把模型导入SAP2000中校核,校核截面是否满足。
(2)静力分析:通过SAP2000软件对“模型”进行截面校核,控制杆件的应力比、用钢量指标,并进行静力计算。
(3)地震波选取:根据场地特征及其土质条件收集大量世界各国震级比较大的地震动数据资料,将收集到的地震波分为四类,并根据选波的原则选择出22条适合的地震波进行计算。
(4)模型调整:通过对“模型”在地震波作用下进行动力响应分析,以Hollywood地震波为例进行说明,得出结构的失效界限为623gal,尚不满足抗震避难所的要求。在此基础上对模型首先出现塑性铰的薄弱部位进行截面的调整,得到“新模型”。
(5)对“新模型”在22条地震波作用下进行动力响应分析,得出各自的失效界限,并对这些失效界限进行数理统计,得出作为抗震避难所的“新模型”的失效界限,为今后的设计和研究提供参考。