泰姆科节点铝合金单层穹顶结构隔震性能的研究

作     者：陈昆明 

作者单位：兰州交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈波;马文宇

授予年度：2017年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：泰姆科节点 铝合金单层穹顶结构 罕遇地震 隔震控制 

摘      要：作为大跨度空间结构体系中的典型结构—铝合金穹顶结构,因其结构跨度大、自重小、耐腐蚀、受力性能合理及造型优美等特点而倍受人们的青睐。然而,铝合金穹顶结构因其结构形式复杂,目前对此类结构体系的地震响应规律研究还处在起步阶段。随着空间结构技术水平的不断提高,穹顶结构会不断向更大跨度及结构复杂化方向发展,这种情况下,对地震反应的研究要求越来越高,目前,各类隔、减震措施在大跨度穹顶结构中的应用也愈来愈普遍。当前,从事大跨度空间结构抗震性能研究的学者众多,也取得了一系列的研究成果,本文主要是针对先前学者们未研究过的泰姆科节点铝合金单层穹顶结构的隔震性能做了如下研究工作,并得出了以下几点结论,希望可以为大跨度空间结构的隔震性能研究提供参考意见。(1)通过查阅相关的文献资料,对大跨度空间结构的发展、应用以及铝合金穹顶结构隔震性能的研究现状进行了归纳总结。(2)分析了结构隔震的机理;在ABAQUS软件中建立了泰姆科节点有限元模型,经分析,得出节点竖向位移变化图,建立节点的弯矩-转角变化曲线,经数值计算得到了泰姆科节点的转动刚度值,依据规范判断泰姆科节点为半刚性节点。(3)在对比分析了泰姆科节点刚性与半刚性结构自振特性的基础上,对半刚性节点下的穹顶结构在罕遇地震波作用下的支座反力、支座位移及节点位移进行了研究。研究表明:刚性与半刚性节点下的穹顶结构,两者振型基本相同,后者结构振动频率小于前者,隔震支座下的结构振动频率小于普通支座下的结构振动频率;粘弹性阻尼材料支座能有效的控制结构支座反力、支座位移及节点位移,其能起到很好的隔震效果。(4)对设置粘弹性阻尼材料支座下的铝合金单层穹顶结构,在刚性和半刚性节点,不同结构跨度、矢跨比及不同储能模量情况下进行罕遇地震波作用下的支座反力、支座位移及杆件轴力分析。研究表明:穹顶结构的Z向支座反力随跨度的增大而减小;穹顶结构的支座反力变化以结构矢跨比1/4为转折点,矢跨比小于1/4时,支座反力随矢跨比增大而减小,矢跨比大于1/4时,支座反力随矢跨比增大而增大;穹顶结构的支座反力随储能模量的增大而减小;半刚性节点下的结构杆件轴力略大于刚性节点下的结构杆件轴力,两者径向杆件轴力差异在7%以内,斜向杆件轴力差异在5%以内。