网架支座刚度对风雨操场混合结构抗震性能的影响

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对于上部钢网架、下部混凝土框架的混合结构,在实际工程设计中,设计人员一般采用分块单独设计,但近几年的研究表明,用这种分块单独计算方法设计的混合结构,难以准确考虑上部网架和下部框架结构对彼此的协调变形能力,地震作用下的计算结果较之整体建模分析有较大差别。无论是分块单独设计方法还是整体建模分析,都需要合理的考虑网架支座刚度,而现行工程设计中,对网架支座刚度的取值并没有可靠地参考依据,特别是网架支座刚度变化对整体结构抗震性能的影响规律还不清楚。  本文选取三种按7度抗震设防设计的典型风雨操场结构,考虑网架支座刚度变化,建立整体模型,对整体结构进行模态分析、静力弹塑性分析和动力弹塑性时程分析,研究在7度设防下小震、中震、大震作用下,网架支座对整体结构的抗震性能的影响。  本文先对中小跨度常用钢平板支座进行了静力分析,获得了常用钢平板支座的刚度变化规律和取值,选取三种不同刚度的钢平板支座,用SAP2000软件建立整体模型,进行模态分析、静力弹塑性分析和动力弹塑性时程分析,研究钢平板支座刚度对整体结构的自震特性、PUSHOVER曲线、性能点、网架杆件内力、层间位移、基底剪力和塑性铰发展和分布的影响。然后将网架支座改用普通橡胶支座和铅芯橡胶支座后,对整体结构进行模态分析和弹塑性时程分析,研究网架支座刚度对整体结构抗震性能的影响。  本文分析后认为:常用钢平板支座的弹性阶段抗侧刚度在247.14kN/mm~489.45kN/mm的范围内。静力弹塑性分析下,钢平板支座刚度的变化对风雨操场结构PUSHOVER曲线、性能点、塑性铰发展和分布情况影响不大。El Centro波作用下,钢平板支座刚度的变化对网架杆件轴力的影响不可忽略,对混凝土框架结构柱顶位移、基底剪力、层间位移角、塑性铰的发展和分布情况影响不大。采用分块单独设计方法设计的风雨操场结构能够满足规范规定的层间位移角要求,但是在大震下,局部杆件破坏严重,位移较大。单层空旷结构的风雨操场抗震性能较带附属框架的混合结构和下部为多层框架的混合结构的抗震性能弱。在一定刚度范围内,橡胶支座和铅芯橡胶支座刚度的变化对风雨操场结构网架杆件轴力影响较大,对整体结构塑性铰的发展和分布情况影响不大,比采用钢平板支座时整体结构的抗震性能好。
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