隔震支座算例.pdfVIP

随着经济社会的开展及人类生活的改善，建筑构造形式越来越向高、轻、大

这三个方向开展。空间构造具有空间跨度大，构造整体刚度大，构造受力合理，

耗材少、重量轻等优点，在我国得到了较大应用。但是大跨度构造往往是用于一

些人员密集的公共建筑，如何减小其在地震作用下的响应，改善其抗震性能，也

应该得到相应的重视。目前构造振动控制的研究应用主要在高层及高耸建筑，如

何在大跨度空间构造运用这一构造振动控制技术,引起了国内外学者的重视。

大跨度自由曲面网壳构造的频率十分密集,构造振型比拟复杂。其与下部构造

之间的连接情况,对自由曲面网壳动力性能的影响十分显著。本文即是在这一背景

下研究分析了自由曲面单层网壳的隔震性能,通过研究设置隔震支座的曲面网壳

构造在地震作用下的动力响应,总结网壳构造中隔震性能的规律,为以后的网壳

的隔震设计提供一些建议。

在土木工程中常用的各种减震措施中，隔振技术是开展较为成熟的一种。许

多采用了隔震技术的实际工程经受了地震考研，取得了较好的效果。目前，美日

欧等国相继退出了与之相应的标准或标准，标志着隔振技术进入实用化的阶段。

支座是大跨空间网壳构造的支撑局部，它起着传递上部构造的支承反力，协

调上下部构造变形，并且直接传递下部地震作用到构造上。

通过在空间网格构造与其支座间设置隔震装置，使构造或构造部件与可能引

起的地面运动或支座隔离开来，以减小传到网壳构造上的地震效应。

地震动的输入

算例中分别采用了EL-Centro三向地震波(1940年)和TAFT三向地震波输入，

其地震波的时程曲线如下所示：

X向EL-Centro波时程

Y向EL-Centro波时程

Z向EL-Centro波时程

X向TAFT波时程

Y向TAFT波时程

Z向TAFT波时程

计算模型1

采用了常见的四边形索支撑单层空间网壳构造，计算其在四边铰支和四边弹

性支撑情况大震下的响应。该网壳跨度为20m，长度为30m。杆件采用方钢管，

规格为100mm×100mm×4mm，材料为Q345钢，弹性模量×1011N/m2，索采用

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不锈钢绞线，弹性模量×1011N/m，索的截面面积为，索的初始预应力为150Mpa。

节点形式为刚接节点，支座采用理想铰支座，四边支承。作为比照，将其周边铰

支座替换成弹簧支座，其他条件不变，计算地震下的反响。

为简化计算，采用单向弹簧单元模拟各个方向的弹性支撑，具体的是采用

ANSYS中的combin14模拟弹簧支座，其竖向刚度取为860KN/mm，水平刚度，

阻尼比取为。

图1周边铰支网壳模型图2周边弹性支座网壳模型

选用适合二类场地的EL-Centro波(1940年)和TAFT波对其进展了8度罕遇

(400gal)和9度罕遇地震(620gal)下的响应分析，三向输入，采用ANSYS软件时程

分析方法对构造罕遇地震作用下进展计算，比拟了地震下最大节点位移，最大加

速度和杆件最大应力值。计算上EL-Centro波和TAFT波时间间隔均为，持时均为

40s。

构造自振特性

首先分析构造在附加弹性隔震支座前后的自振特性，周边铰支和周边弹性支

撑的前30阶自震频率见〔图2〕，从该频率曲线可见，采用了弹性支座后，构造的

整体刚度降低，自振周期延长，即构造各阶频率降低。采用弹性支座后，该网壳

的第一和第二自震周期分别由和提高到和0.756s，说明构造动力性能得到了较好的

提升。

图2原构造和隔震构造频率比拟

罕遇地震作用分析

在网壳设置弹性支座情况下，先提取所有支座节点位移，求取平均值，然后

再提取网壳曲面上节点的最大位移时程，二者相减即得到网壳构造上的最大节点

相对位移。以下给出了罕遇地震作用下构造的根本响应。

EL-Centro波