橡胶支座对钢网架混合结构的隔震效果分析

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本文使用有限元软件ANSYS建立了空间钢网架—钢筋混凝土框架混合结构的分析模型,采用平板支座和板式橡胶支座两种不同的连接形式。首先分析了各模型结构自振特性和重力作用下的内力及位移情况,在此基础上采用反应谱法和时程分析方法,分析了两种混合结构的整体模型在常遇地震、基本地震和罕遇地震作用下结构体系的地震反应,研究了模型在不同工况下结构位移、内力等变化规律,分析了板式橡胶支座的隔震效能。结果显示,不考虑下部支撑结构的模型自振频率比考虑下部支撑结构高出很多。当考虑下部支撑结构与网架的共同作用时,结构的周期变长。不同的支座连接形式对结构的自振特性和地震反应大小有着明显的影响。当网架结构直接铰接在框架柱上时,结构前几阶振型主要是网架结构带动下部框架结构的整体平动;而采用橡胶支座连接时,前几阶振型主要表现为下部支撑结构带动支座附近杆件运动。通过采用反应谱法和时程分析方法对两模型在小震弹性阶段对比分析,发现时程分析方法各截面杆件最大内力比反应谱法的杆件最大内力大。两种方法下不同截面的应力分析结果显示时程分析方法中不同截面杆件利用率更大,特别是在增加橡胶支座模型中表现尤为明显;在设防烈度的地震工况下,对比分析了两模型上下两部分结构的内力和位移,显示橡胶支座使整个结构的地震响应明显减小,同时内力重分布,使网架结构受力更均匀,水平位移更小;在此地震工况作用下,两模型的网架结构仍然处于弹性阶段,未发现塑性杆件;最后在罕遇地震工况下分析两种模型网架塑性杆件的分布情况以及板式橡胶支座的屈服情况。由于采用的宴会厅模型是通过MstCAD设计软件进行了最大工况(1.20静+1.40活+1.40温+7度半设防烈度)下的满应力计算,考虑了风荷载的积极影响作用,所以在罕遇地震作用下,只有个别杆件发生屈服,板式橡胶支座仍处于弹性工作范围内。
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