【摘要】：大跨度鋼管拱桁架因其結(jié)構(gòu)形式靈活多樣、造型優(yōu)美、受力合理、用鋼量省等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于火車站、飛機(jī)場、體育館、會展中心等大型公共建筑中,在大震發(fā)生后還可以作為臨時避難場所。然而目前針對大跨度鋼管拱桁架在強(qiáng)震作用下的動力響應(yīng)理論研究成果較少,因此本文對鋼管拱桁架結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)震作用下的動力彈塑性分析,得出該結(jié)構(gòu)的塑性發(fā)展規(guī)律和失效機(jī)制,為今后該體系的抗震性能研究提供參考。 本文以跨度180m矢跨比0.2三心圓鋼管拱桁架結(jié)構(gòu)為研究對象,在已有鋼管拱桁架動力響應(yīng)研究成果基礎(chǔ)上,主要展開了以下幾方面工作： 首先,采用有限元分析軟件SAP2000分別選用寧和波、LOMA波、上海人工波對模型進(jìn)行動力彈塑性分析,研究中通過逐漸增加結(jié)構(gòu)的地震加速度峰值,并對結(jié)構(gòu)模型最大節(jié)點(diǎn)的位移、桿件進(jìn)入塑性的比率、桿件的塑性變形程度全過程進(jìn)行了詳細(xì)的考察,確定結(jié)構(gòu)在每種地震波作用下的破壞界限加速度峰值和位移延性系數(shù),得出結(jié)構(gòu)的失效機(jī)理和破壞形態(tài)。 其次,選用Q345、Q390和Q420三種不同強(qiáng)度鋼材對結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力彈塑性分析,對比它們在相同設(shè)防烈度下設(shè)計(jì)所需用鋼量、在地震作用下的彈塑性界限加速度峰值、破壞界限加速度峰值和位移延性系數(shù)等,總結(jié)這些數(shù)據(jù)隨著鋼材強(qiáng)度提高的變化趨勢。 研究所得結(jié)論主要有以下幾點(diǎn)： 1、鋼管拱桁架在地震作用下,最大節(jié)點(diǎn)位移隨著地震加速度峰值增大緩慢增加,最終結(jié)構(gòu)發(fā)生強(qiáng)度破壞。 2、選用不同地震波對鋼管拱桁架進(jìn)行動力彈塑性分析,得出結(jié)構(gòu)在X向地震作用下的彈塑性界限加速度峰值相差9.68%-98%,在Z向地震作用下相差12.5%-47.54%,在X+Z向地震作用下相差14.81%-93.75%；結(jié)構(gòu)在X向地震作用下得到的破壞界限加速度峰值相差20%-65.52%,在Z向地震作用下相差1.56%-30%,在X+Z向地震作用下相差10%-35.8%；結(jié)構(gòu)在X向地震作用下得到的位移延性系數(shù)相差1.53%-14.5%,在Z向地震作用下相差9.92%～16.41%,在X+Z向地震作用下相差5.78%-44.91%；表明采用不同的地震波對結(jié)構(gòu)進(jìn)行動力彈塑性分析結(jié)果相差較大 3、對采用不同鋼材強(qiáng)度的鋼管拱桁架進(jìn)行動力彈塑性分析,結(jié)構(gòu)采用Q390鋼材單榀用鋼量比Q345減少6.74%,采用Q420鋼材比Q345減少11.75%；結(jié)構(gòu)采用Q390鋼材彈塑性界限加速度峰值比Q345提高20%左右,采用Q420比Q345提高30%左右；結(jié)構(gòu)采用Q390鋼材破壞界限加速度峰值比Q345提高15%左右,采用Q420比Q345提高25%左右；上述數(shù)據(jù)表明隨著鋼材強(qiáng)度的提高,鋼管拱桁架用鋼量逐漸減少,而其彈塑性界限加速度峰值和破壞界限加速度峰值顯著增大,說明采用高強(qiáng)度鋼材可顯著提高結(jié)構(gòu)的抗震水平。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TU392.3;TU311.3

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本文編號：2517410