考虑支座影响的网壳结构抗震性能及失效机理

• 作 者: 付明龙
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 单层球面网壳 支座刚度 支座失效 强震响应 参数分析

网壳结构因具有造型优美、自重轻、结构受力合理等特点,在近年来得到了非常广泛的应用。但因我国地震频发,常常作为一个地区标志性建筑的网壳结构也面临着地震的严重威胁,在多次地震中,很多网壳、网架结构均发生了严重的支座破坏,造成了结构的整体倒塌和严重的财产损失,因而研究支座刚度和支座失效对网壳结构强震响应的影响具有非常重要的意义。本文首先对跨度分别为40m、60m和80m的单层球面网壳结构的平板压力支座进行了设计和有限元建模与分析,提取了简化的平板支座力学模型,在此基础上,建立了包含支座的网壳结构整体模型,进行了支座刚度对网壳结构自振特性和强震响应的影响研究,并分析了支座影响网壳结构强震响应的原因。其次,提出了基于支座竖向反力的支座失效判别方法,并对比研究了按照罕遇地震、设防地震和多遇地震进行平板压力支座设计时,支座失效对网壳结构强震响应的影响,按照罕遇地震进行支座设计可保证结构在罕遇地震甚至更大地震作用下的安全可靠;考察了支座承载力正常变异和异常缺陷两种情况下,支座失效对网壳结构强震响应的影响,结果表明,实际施工过程中应合理控制支座施工质量变异系数并避免个别支座存在较大施工缺陷的情况。最后,本文对包含支座的网壳结构整体模型进行了参数分析。首先选取了20条地震动对网壳结构整体模型进行了强震响应分析,进一步验证了按照罕遇地震进行支座设计的必要性;同时通过大量算例的对比分析,主要考察了网壳结构的跨度、矢跨比、屋面质量等参数对包含支座的网壳结构整体模型的强震响应的影响,当不考虑支座失效时,跨度小、矢跨比低、屋面质量轻的球面网壳结构具有更好的抗震性能。