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昆明新机场航站楼隔震结构的地震反应分析.pdf

昆明新机场航站楼隔震结构的地震反应分析

brian
2012-08-22 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《昆明新机场航站楼隔震结构的地震反应分析pdf》,可适用于经济金融领域

第卷第期年月()科学技术与工程ScienceTechnologyandEngineeringVolNoMayZSciTechEngng建筑技术昆明新机场航站楼隔震结构的地震反应分析卢丽娟潘文曾聪(昆明理工大学,昆明)摘要航站楼地处抗震设防烈度为度的云南省昆明市,距离小江断裂带仅有km之遥,属于上柔下刚体系,其刚度沿水平和竖向分布都不均匀。主要针对昆明新机场航站楼结构的抗震性能来进行研究,分析其破坏原因,并提出了一些建议,供设计人员参考。关键词航站楼隔震时程分析中图法分类号TU文献标志码A年月日收到随着建筑理念的不断更新,大批形式各异的体育场馆、会展中心、机场航站楼等大型公共建筑物大都采用大跨度、复杂空间钢结构作为屋盖结构体系。为了满足建筑的美学和功能多样化的要求,建筑师们都在不遗余力地对建筑的外观和结构形式进行不断地发展和创新,但同时,也给结构师们提出了很多新的课题。为了使结构的设计安全、可靠,还有许多问题需要进一步的研究和探讨,其中,结构的抗震性能无疑是最迫切需要研究的问题之一。本文主要是针对昆明新机场航站楼对结构的抗震性能来进行研究,分析其破坏原因,并提出了一些建议,供设计人员参考。工程概况航站楼拟建场地位于昆明东北部浑水塘,场地整平标高m,跨越多个地貌单元,地形起伏不平,场区属岩溶区,多条断层从场区穿过,属于高地震烈度区。经过多番论证,最终决定对该航站楼主体结构采用基础隔震技术,整个隔震层共使用余个直径为m的叠层橡胶支座,建成后,这座航站楼将成为目前世界上最大、最复杂的单体减隔震建筑(图),对其抗震性能的研究具有深远的工程意义和科研价值。航站楼的主体结构南北长约m,东西宽m,其结构体系非常特殊,下部五层是钢筋混凝土框架加剪力墙结构体系,基本柱网mm、mm,而上部是一个由钢结构飘带支承的大跨度钢结构双层网架,柱距约mm。图昆明新机场航站楼效果图隔震层布置方案最终确定该结构的隔震层布置具体如下:()外围两圈布置U的铅芯橡胶支座,共个内部为U的普通叠层橡胶支座,共个。叠层橡胶支座布置示意图见图。()沿结构南北和东西方向各布置个黏滞阻尼器,共布置个阻尼器,阻尼系数kN(ms)。图叠层橡胶支座布置示意图昆明新机场航站楼抗震性能分析该模型采用ANSYS建模,其中用BEAM单元,BEAM单元,SHELL单元,COMBIN单元和COMBIN单元对相关结构构件进行模拟,整个模型共有个节点,个单元。若要掌握每个节点和单元的分析结果显然是不现实,因此只需要找出该结构的一些数据点,通过对这些数据点计算结果的分析,就可以大致掌握整个结构的地震响应,进而对结构的抗震性能作出评估。模型上选取的全部数据点信息如表所示。本文模型的混凝土部分共有层,个平面。只提取每层质心处节点的数据来大体反映整层的信息。表数据点信息数据点编号对应节点节点坐标层描述基底面F(,,)标高)m层(采用隔震时为隔震层)第一层F(,,)标高)m层第二层F(,,)标高)m层第三层F(,,)标高m层第四层F(,,)标高m层第五层F(,,)标高m层本文从以下三方面对结构进行建模分析:静力分析、谱分析和弹性时程分析,进而对结构抗震性能作出评估。静力分析对结构进行了静力分析,得到了结构各层质量(在ANSYS建模过程中将楼面活荷载均转化为结构的自重荷载)。并将结果与MIDAS的静力分析结果进行对照验证,见表。表非隔震结构各层质量分布对比(单位:吨)层号层描述ANSYSMIDAS相差F标高)m层梁F标高)m层梁柱F标高)m层梁柱F标高m层梁柱F标高m层梁柱F标高m层梁柱总质量注:MIDAS计算结果由本工程设计单位提供。谱分析本文分别对非隔震结构和隔震结构进行了多遇和罕遇地震作用下的X方向和Y方向两方向的反应谱分析,获得了两方向上的谱分析位移、最大层剪力、各层的剪力比,如表~表所示。并以图表的形式对非隔震结构和隔震结构的各层剪力作了对比(图)。表非隔震结构和隔震结构多遇地震反应谱分析位移结果(单位:mm)层数据点非隔震X方向Y方向隔震X方向Y方向地下一层F点F点地下二层F点一层F点二层F点三层F点期卢丽娟,等:昆明新机场航站楼隔震结构表非隔震结构和隔震结构罕遇地震反应谱分析位移结果(单位:mm)层数据点非隔震mmX方向Y方向隔震mmX方向Y方向地下一层F点F点地下二层F点一层F点二层F点三层F点表非隔震结构和隔震结构在多遇地震下各层剪力和剪力比层非隔震结构层剪力(kN)X方向Y方向隔震结构层剪力(kN)X方向Y方向剪力比X方向Y方向地下二层地下一层一层二层三层图非隔震结构和隔震结构各层剪力对比时程分析地震波选择本文进行的时程分析共选取了条地震波记录,其中,天然波选用HOLLYWOOD波和Northridge波,这两条波都是在美国发生的大地震中被记录下来,其峰值较大,场地类型与本工程较为类似。人工波在多遇地震分析时选用人工波#,罕遇地震分析的时候选用人工波#,这两条波都是由国家地震局工程力学研究所提供。多遇地震下的时程分析结果分别对X向和Y向输入地震波,计算得到的结构位移结果见表,各层剪力和剪力比见表至表。表隔震结构在多遇地震下的位移计算结果(单位:mm)层数据点HOLLYWOOD波X方向Y方向Northridge波X方向Y方向人工波#X方向Y方向地下一层F点F点地下二层F点一层F点二层F点三层F点表非隔震结构和隔震结构在多遇地震下X方向的层剪力计算结果(单位:kN)输入地震波地下层地下层层层层非隔震HOLLYWOOD波Northridge波人工波#隔震HOLLYWOOD波Northridge波人工波#非隔震隔震三条波平均剪力比三条波平均科学技术与工程卷表非隔震结构和隔震结构在多遇地震下Y方向的层剪力计算结果(单位:kN)输入地震波地下层地下层层层层非隔震HOLLYWOOD波Northridge波人工波#隔震HOLLYWOOD波Northridge波人工波#非隔震隔震三条波平均剪力比三条波平均罕遇地震下的时程分析结果由于航站楼采用基础隔震技术,因此可以假设上部结构在罕遇地震下仍然是弹性,塑性变形都集中在隔震层上。因此,可以对模型进行罕遇地震下的弹性时程分析,分别对X向和Y向输入地震波,计算得到的结构位移结果见表。表隔震结构在罕遇地震下的位移计算结果(单位:mm)层数据点HOLLYWOOD波X方向Y方向Northridge波X方向Y方向人工波#X方向Y方向地下一层F点F点地下二层F点一层F点二层F点三层F点结论()从计算结果看,对本模型进行时程分析的结果普遍是大于谱分析的结果。弹性时程分析时,每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的,多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的,满足抗规条中的规定。()采用隔震技术后,航站楼下部混凝土结构部分在地震作用下各层的X和Y向位移大致相等。()采用隔震技术后,结构的隔震层位移如表所示,并将时程求得的隔震层位移绘制于图。由于隔震层的允许位移为D,该工程隔震层采用的是直径m的叠层橡胶垫,因此位移限值设定为mm。由计算结果可知,结构在罕遇地震下的隔震层位移是可以满足限值。隔震层的最大位移出现在秒左右,与HOLLYWOOD波峰值加速度位置接近。表隔震层位移计算结果汇总(单位:mm)小震反应谱分析大震反应谱分析小震时程平均值大震时程平均值X方向Y方向X方向Y方向X方向Y方向X方向Y方向图罕遇HOLLYWOOD波地震作用下隔震层位移时程曲线()从计算结果可知,无论是反应谱分析,还是时程分析,通过对比结构采用隔震和非隔震技术时的各层剪力和相对应的剪力比,如表列出抗规第章隔震和消能减震设计目标,表中列出了层间剪力最大比值和水平向减震系数的关系。其中水平地震影响系数的最大值可采用本规范第条规定的水平地震影响系数最大值和水平向减震系数的乘积得到。本模型计算出的各层剪力比最大值均小于,即水平向减震系数为,因期卢丽娟,等:昆明新机场航站楼隔震结构此可知其隔震效果可以满足降低一度的要求。表层间剪力最大比值与水平向减震系数的对应关系层间剪力最大比值水平向减震系数参考文献李围,叶欲明,刘春山等Ansys土木工程应用实例北京:中国水利水电出版社,沈聚敏,周锡元,高小旺等抗震工程学北京:中国建筑工业出版社,GB()建筑抗震设计规范北京:中国建筑工业出版社,崔京浩基础隔震结构设计及施工指南北京:中国水利水电出版社,SeismicResponsesAnalysisofIsolatorStructureofNewKunmingAirportTerminalLULijuan,PANWen,ZENGCong(KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming,PRChina)AbstractTheairportterminalislocatedintheregionearthquakeintensityofdegreesinKunmingcity,whichisonlykmawayfromXiaojiangfaultzoonThestructureofterminalisupperflexibleandlowerrigid,thedistributionofhorizontalandverticalstiffnessbothareunevenTheantiseismicperformanceofNewKunmingairportterminalisanalyzedtofindoutthecauseofdamageThispaperalsoproposessomeadvisesforreferringKeywordsairportterminalisolationtimehistoryanalysis(上接第页)傅由甲,杨克检,王玉华一种快速计算三维空间中物体碰撞面的方法计算机仿真,():)李红数值分析武汉:华中科技大学出版社,周峰,倪俊芳,曾宪政基于OpenGL对DS模型的读取与重绘的研究苏州大学学报(工科版),():)徐斌,徐洪港膝关节软骨游离体的组织形态及其生理学特性中国组织工程研究与临床康复,():),RealtimeSimulationofLooseBodyinVirtualArthroscopicKneeSurgeryZHANGXinyuan,HEHanwu,LIJinfang,HANShuangjing(FacultyofElectromechanicalEngineering,GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou,PRChina)AbstractRegardingtheremoveofloosebodiessurgeryfeatures,thephysiologicalenvironmentandforcecharacteristicsofloosebodyareanalysedInordertobemorerealisticsimulationofloosebodyoverkneeinvirtualarthroscopicsurgery,dynamicsdifferentialequationandnumericalsolutionarefoundedThecontrolflowofthesimulationsystemandnumericalalgorithmsaresetupbycalculatingthemovestatusofloosebodyDuringsimulationprocess,theprogramchoosesuitablenumericalmethod:midpointinterpolationorEuler,sotheloosebodymovessequen,taccordingtocollision,velocityandstressInconclusion,avirtualarthroscopyinteractivesimulationsystembasedDatagloveisfounded,whichisdevotedtoremoveloosebodyoverknee,andthedesiredsimulationresultsareachievedKeywordsloosebodyrealtimesimulationvirtualsurgery科学技术与工程卷

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