相贯桁架网格结构罕遇地震作用下弹塑性抗震分析模型研究

摘要

相贯桁架网格结构是一种新型的大跨空间网格结构，该结构通常采用相贯节点，具有杆件、节点数量少，外形简洁美观的优点，越来越多的应用在一些大型公共建筑屋盖结构中。目前，对于这种结构的抗震性能研究较少，工程设计中仍然采用普通的杆系有限元模型，没有考虑反复荷载作用下节点域滞回性能的影响，使得抗震分析误差较大甚至带来不安全的后果。因此，需要建立一种精细化模型，考虑节点滞回性能的影响，更精确、更真实地分析其抗震性能。本文利用ANSYS有限元软件，建立三组跨度尺寸的相贯桁架网格结构模型，将普通杆系模型与考虑节点域滞回性能的弹簧模型作比较，研究相贯节点的刚度变化以及滞回特性对结构整体受力影响大小。主要展开了以下几方面的工作：
　　1、分析相贯桁架网格结构的静力特性，提取了主、次桁架弦杆的内力，观察杆件变形以及节点位移情况，将考虑弹簧单元的模型（简称弹簧模型）与不考虑弹簧单元的普通杆系模型（简称普通模型）进行对比，分析得出弹簧模型相比普通模型，主桁架杆件内力增大、次桁架杆件内力减少、各向特征节点位移值增大。
　　2、分析相贯桁架网格结构的动力特性，得到两种模型前30阶自振频率和振型，分析得出弹簧模型相比普通模型，自振频率减小、周期变大、整体刚度降低，有利于结构抗震。
　　3、采用动力时程分析法，对相贯桁架网格结构进行了地震响应分析，得出节点位移响应减小、杆件内力响应减小，相贯节点具有一定的耗能作用的结论。
　　4、建立不同跨度的相贯桁架网格结构模型，考虑不同相贯节点的滞回性能，输入不同地震波类型，观察各自的杆件内力分布规律、变形特点、自振特性、地震下的响应等，分析得出不同模型所得结论是一致的，为相贯桁架网格结构的抗震设计提供了有益的参考。