防屈曲支撑在网架结构减震中的布置方案研究.pdfVIP

第八届全国现代结构工程学术研讨会 4m，网架高度3．2m，采用网架上弦四周铰接支撑方式。屋面恒载为1．OkNlm2，活载取0．5kN／m2，雪载取0．4kN／m2。 分析采用大型通用有限元软件ANSYS州，通过对ANSYS程序的各种单元形式的比较。选取的单元形式为link8单 元。根据对网架内力的初步计算。综合考虑结构受力特性．杆件规格为上弦杆中140衄X4．O咖，下弦杆中159m ×6．o哪，腹杆中76ramX3．75B。结构中共有两种材料：①弹性模量E为206GPa，材料为Q235钢，屈服强度235MPa。 泊松比九为0．3。密度为7800kg／mS：②弹性模量E为206GPa，材料为低屈服点软钢，屈服强度IOOMPa，泊松比 x为0．3，密度为7800kg／m3。第二种材料对应的就是防屈曲支撑，其本构关系见图3。计算时输入竖向El Centro 地震波。屋面重力荷载以质量单元的形式集中在网架上弦节点上，质量单元采用mass21单元。分析考虑了整个 结构的材料非线性，考虑了网架在初始静载与地震荷载的共同组合作用，非线性分析方法为牛顿拉普森迭代法， 共计算了750个地震荷载步，持时为15秒，每一级荷载步的加载分为lO个子步进行加载。 (二)防屈曲支撑在模型中的布置形式 ’ 。．． 分析防屈曲支撑对网架结构的减震效果的影响．其中主要的一个方面是支撑的布置方式，不同的支撑布置方 式对结构将产生不同的影响，此分析的目的就是找出合理的支撑布置方式，为进一步研究提供参考依据。在本文 布置防屈曲支撑时，采用防届曲支撑等截面替代网架结构中杆件的方式。 通过对网架结构的静力分析可知，对结构起控制作用的是杆件的轴力。对上弦杆来说，轴力由四周的拉力向 中心区域的压力过渡，在周边的拉力中，中间较两边的拉力大：对下弦杆来说。中心区域拉力最大，向四周逐渐 减小：对腹杆来说，网架四周的腹杆受力最大．拉、压力均存在，逐渐向中心区域减小。从整体结构来看，网架 的上下弦杆受力较大，腹杆受力适中。考虑到防屈曲支撑屈服强度较小，承载能力较弱，为了结构的安全，不宜 布置在上下弦杆拉力较大处，可以考虑布置在腹杆 ’ Il 图2网架结构平面示意图 及上弦受压杆件处。同时，防屈曲支撑的工作原理是通过支撑的屈服来吸收地震能量，达到减震的效果。所以不 应布置在受力较小的地方。综合以上各方面，防屈曲支撑宣布置在网架四个周边的靠近各边中央的腹杆上，或者 布置在网架中心区域的受压上弦杆上防屈曲支撑的布置原则确定以后。其布置的具体位置就成了研究的重点，本 文考虑以下几种布置方式，见图4(为表示清晰．取I／4模型表示，图中粗实线为防屈曲支撑)：j 工业建筑2咖增刊 第八届全国现代结构工程学术研讨会 鹰力(uPI) 100 厂7戌! l ．jl帅厶 图3本构关系简化模型 ①周边起第一圈靠近中心一个网格处腹杆布置方式；②周边起第一圈靠近中心三个网格处腹杆布置方式；③ 周边起第一圈靠近中心五个网格处腹杆间隔布置方式；④周边起第一圈靠近中心三个网格处腹杆逐步缩减布置方 式；⑤周边起第一圈和第-III靠近中心一个网格处腹杆布置方式；⑥跨中上弦受压单杆布置方式；⑦跨中上弦受 压单杆、周边起第一圈靠近中心一个网格处腹杆混合布置方式。 三、计算结果分析 (一)减震效果的评价指标 ： 为了比较设置防屈曲支撑和没有设置防屈曲支撑两者在地震作用下响麻的区别，明确设置防屈曲支撑后，结 构体系的减震效果即结构的响应缩小比率，由位移减震率a和轴力减震率B分别来表示： 泸螋X100％，肛盟X100％, U， 1 N， ． 其中，Ul为静力与地震组合作用下设置防屈曲支撑结构的位移响应，U2为静力与地震组合作用下没有设置防屈 曲支撑结构的位移响应；Nl为静力与地震组合作用下设置防屈曲支撑结构的轴力响应，N2为静力与地震组合作 用下没有设置防届曲支撑结构的轴力响应。 禽曩囊藤 蜜。童囊 工业建筑2008增刊 ⑤ ⑥ ⑦ 图4防屈曲支撑布置方案 ④ 第八描全国现代结构工程学术研讨会 (=)关键点及关键杆件的确定 结构的地震分析采用了最大加速度为0．49、时『日】间隔0．02s的竖向E1 Centro地震波，在分析时选择位移 响应最大点145号节点(见图5)作为关键点。 ’ 通过对嘲架结构的静力和动力分析，发现各时刻轴力较大杆件的位置{要集中在网架上弦网周各边靠近中央 的位置(杆件823～829)以及卜．弦的跨中位置(杆件1447～1452)，故取这两个位置的部分杆件作为关键杆件。 同时为了考察防屈曲支撑对刚架的减震效果，再分别取网架上弦(杆件826、843、860、877；894、911、928、 945)和下弦(杆件1337、1353、1369、1385、1401、1417、1433、1449)对称轴的一系列杆件作为