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网壳结构隔震支座减震研究

发表时间：2020/12/29 来源：《基层建设》2020年第24期作者：吴斌秦乃兵

[导读] 摘要：随着人们生活水平的不断提高，对于建筑内部需要更多的自由空间。

        华北理工大学 063210
        摘要：随着人们生活水平的不断提高，对于建筑内部需要更多的自由空间。本文意在探究将HDR设置在柱底部的网壳结构在面对地震荷载的时的反应。在此前对于网壳结构的研究多是研究网壳结构部分损伤对于结构整体的影响和优化网壳结构材料和结构来提高结构的承载能力。
        关键词：消能减震；HDR高阻尼橡胶支座；网壳结构；
        1国内外对网壳结构研究现状
        1.1网壳结构的发展
        随着人们生活对建筑内空间的需求越来越大，而传统的建筑内部需要墙柱梁等受力构件。网壳结构在近现代得到了广泛的应用。国外对铝合金网壳结构的研究比较成熟[1]，其在我国的研究和应用虽然起步较晚，但通过学者和工程师的努力[2]，获得了快速的发展[3]。网壳结构的未来和发展趋势国内外网壳结构的现状和迅速发屦，表明了网壳结构是一类很有活力的、适应性很强的方兴未艾的空间结构[4]。
        1.2HDR支座构造和原理
        高阻尼橡胶支座目前在我国常用于桥梁中。由于高阻尼隔震支座具有较高的承载力，并允许微量的变形，作为桥梁支座可以发挥其力学性能优势[5]。但目前这类支座还没有运用到其他建筑中。大量实际工程中，在桥梁中它的隔振效果较为明显。
        高阻尼橡胶支座具有较高的阻尼值，在地震中通过高阻尼橡胶在水平方向的大位移剪切变形及滞回耗能吸收地震能量、隔离建筑上、下部结构的地震运动，延长结构自震周期，减小地震作用力，从而实现减隔震功能。

        图2 支座构造图
        2 研究目标
        选择一超长柱面网壳结构作为研究对象，通过大型模拟软件对模型进行模拟计算，来研究此结构面对地震波的反应。通过分析结构的受力特性，得到结构受力规律，进而为设计提供参考，优化结构。再利用对比未加入HDR隔震支座的结构，得到其受力规律，研究滞回曲线，绘制图形。通过模拟软件，研究加入高阻尼橡胶支座的网壳结构在面对地震波的反应规律，研究加入高阻尼橡胶支座到网壳结构中是否可行，以及其减震效果。安装橡胶支座的网壳结构与普通的网壳结构在面对地震波的反应，构件的受力和变形变化规律。高阻尼橡胶支座在网壳结构中对原结构的承载能力的影响。根据研究结果，提出优化高阻尼橡胶支座在网壳结构中运用的建议。
        2.1关键问题与预期创新点
        2.1.1研究的过程
        超长柱面网壳结构模型的建立是本研究的基础。有限元软件的经过数年发展已经日趋成熟，但是想要让模拟的结果更加符合实际的情况需要选择合适的软件。目前国内使用较多的有SAP系、ADINA系列、ANSYS系列、ABAQUS系列等。这些强大的软件为我们分析提供了工具，但是如何选择也是一个难点。在以往的软件模拟中，很少有涉及HDR隔振支座在网壳结构中建立模型。建立支座模型会直接影响到研究的结果，如何建立一个更符合实际情况的模型也是本研究的一个难点。这个构件模型的建立不仅会让模型建立难度增加，还会对研究结果有直接的影响。
        对于相同结构形式，不同地震波和地震动参数的选取对估计结构反应时存在较大差异，因此选取合适的地震波或地震动参数是地震控制研究分析的关键问题之一，其选取原则为估计结构反应时的有效性和充分性。有效性可以用某个地震动参数下结构反应参数的离散程度来评价，地震动参数的有效性越高，在估计结构的反应时便可以用相对较少的结构计算分析次数得到较大置信度的结果；充分性则可以用其它地震动参数对结构反应离散程度的影响大小来评价，某个地震动参数的充分性越好，则该地震动参数以外的其它参数对结构影响越小。因此，选取合适的地震波对结构地震控制研究分析十分有必要，同时也是值得考虑的地方。
        3结语
        在此之前，还没人将HDR隔振支座运用在网壳结构中，也没有人对此进行力学分析。是查阅相关资料，一方面了解网壳结构和HDR隔振支座的受力性能，一方面学习相关软件。学习网壳结构和支座的力学性能，为后来设计实验和建立模型做准备。运用软件建立网壳结构模型，通过上一阶段的资料查阅和软件学习，建立一个完整且更贴合实际的模型。保证下一步的模拟更加具有说服力。选取合适的地震波，对已经建立好的模型进行模拟。对结构在实验中的反应，分析其抗震性能。得出本研究的结论以及给出支座在应用方面的建议。
        参考文献：
        [1]陈军明，陈应波，吴代华.单层球面网壳结构抗震性能研究[J].空间结构，2001（04）：30-36.
        [2]罗尧治，沈雁彬，严慧，刘季康，韩巍.大型体育场罩棚网壳结构的稳定性和抗震性能分析[J].建筑结构学报，2001（05）：62-65+69.
        [3]马晓锋，许杨健.铝合金网壳结构研究现状[J].山西筑，2018，44（19）：38-40.
        [4]董石麟，姚谏.网壳结构的未来与展望[J].空间结构，1994（01）：3-10.
        [5]郭建通.单层球面网壳结构抗震性能分析[J].钢结构，2000（03）：25-27.