矩形截面拱桁架在地震作用下的彈塑性動(dòng)力響應(yīng)分析.pdf

1、拱桁架因其造型美觀、傳力明確、施工方便等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于體育館、會(huì)展中心等大型公共建筑中。作為一種大跨空間結(jié)構(gòu)，其抗震性能的研究得到了眾多研究者的關(guān)注。然而，目前對(duì)該類結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震作用下的破壞機(jī)理尚缺乏系統(tǒng)的理論研究。 本文采用數(shù)值方法，利用大型商用有限元分析軟件ANSYS，對(duì)截面為矩形的鋼管拱桁架結(jié)構(gòu)在地震作用下的彈塑性動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了分析研究，同時(shí)考慮了材料和幾何雙重非線性效應(yīng)。研究中考慮了地震波輸入方向、截面高度、矢跨比等因素

2、的影響。具體開展了以下幾個(gè)方面的工作: 1.結(jié)構(gòu)在地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)分析針對(duì)90m跨度拱桁架建立有限元模型，沿豎向(Z向)輸入寧河地震波，通過逐步加大地震波加速度峰值，對(duì)每一峰值作一次動(dòng)力時(shí)程分析，記錄結(jié)構(gòu)在各峰值下的某些特征響應(yīng)并進(jìn)行對(duì)比分析，以得出這些特征響應(yīng)隨加速度峰值變化的一些規(guī)律，籍此了解結(jié)構(gòu)隨地震加速度峰值逐級(jí)增大其動(dòng)力性能不斷變化乃至破壞的全過程，并在此基礎(chǔ)上通過這些特征指標(biāo)的變化規(guī)律對(duì)結(jié)構(gòu)破壞模式和失效機(jī)理進(jìn)行

3、了初步探討。具體的響應(yīng)指標(biāo)包括:(1)節(jié)點(diǎn)位移響應(yīng)，(2)塑性桿件數(shù)量，(3)桿件內(nèi)力響應(yīng)，(4)最大節(jié)點(diǎn)屈服位移比。分析結(jié)果表明:節(jié)點(diǎn)位移隨加速度峰值增大而增大，在臨近失穩(wěn)時(shí)則表現(xiàn)為位移的突然加大；結(jié)構(gòu)發(fā)生動(dòng)力穩(wěn)定破壞前經(jīng)歷了較為深入的塑性發(fā)展過程，在接近臨界荷載時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成較大的塑性區(qū)域，致使結(jié)構(gòu)性能發(fā)生了變化，結(jié)構(gòu)剛度嚴(yán)重削弱，無法維持原有位形，最終發(fā)生彈塑性動(dòng)力失穩(wěn)。 2.結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的參數(shù)影響分析本文從地震波的輸入