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抗拔型摩擦摆隔震支座及其在K8型球面网壳中的应用研究

抗拔型摩擦摆隔震支座及其在K8型球面网壳中的应用研究

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作者：陈兴发湖南大学

学位级别：硕士

单层球面网壳造型优美、自重轻、经济合理、受力性能良好,近年来已在公共建筑领域中取得了广泛的应用。这类结构通常应用于人口较多的公共场所,且具有较高的重要性与安全等级,因此其抗震性能值得深入研究。传统摩擦摆支座(FPB)具有较强... 详细信息

单层球面网壳造型优美、自重轻、经济合理、受力性能良好,近年来已在公共建筑领域中取得了广泛的应用。这类结构通常应用于人口较多的公共场所,且具有较高的重要性与安全等级,因此其抗震性能值得深入研究。传统摩擦摆支座(FPB)具有较强的竖向承载力、良好的抗扭性能和自复位能力,但应用于大跨空间结构时会产生抗拔能力不足等关键问题。针对上述问题,提出了一种适用于大跨空间结构的抗拔型摩擦摆支座(TFPB),并从构件层面对其减震性能进行理论与数值分析。此外,对应用TFPB的单层球面网壳结构的静力性能以及抗震性能进行全面分析。本文主要研究工作如下:1.TFPB理论分析与有限元建模首先从理论层面研究了TFPB水平隔震体系的减震原理,然后给出了摩擦摆隔震结构的能量方程,并推导了TFPB的等效摩擦系数计算公式,最后建立并验证了TFPB的有限元实体模型。2.TFPB力学性能数值分析基于TFPB有限元模型,分析了支座水平位移、竖向压力、曲率半径与摩擦系数对其耗能特性的影响规律,并验证了等效摩擦系数公式的正确性。研究了TFPB的抗拔承载力、轴拉滞回特性以及偏拉极限状态下的稳定性,并评估了竖向抗拉减震体系对其水平滑移与自回复性能的影响。3.TFPB网壳结构静力与动力特性分析基于ANSYS有限元软件,首先建立了应用TFPB的K8型网壳结构有限元模型,并研究了其静力性能,然后提出了相应的补强措施并验证了补强的有效性。最后对不同矢跨比与跨度的TFPB网壳结构进行了模态分析,得到了TFPB隔震结构的动力特性。4.TFPB网壳结构抗震性能研究首先分析不同TFPB布置方案下网壳结构的减隔震效果,并提出了最优布置方案。其次基于最优布置方案,分析TFPB的减震效果,并验证不同矢跨比和跨度网壳应用TFPB的可行性。然后基于TFPB良好的减震效果,分析其抗拔刚度对减震效果的影响规律,并总结TFPB抗拔刚度选取的基本原则。最后对应用TFPB的K8型单层球面网壳结构抗震设计提出建议。

关键词：单层球面网壳抗拔型摩擦摆支座等效摩擦系数减震系数抗拔刚度

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