车站大跨度索拱钢结构雨棚弹塑性时程分析(3)

图3 主水平方向加速度时程曲线

图4 节点位移时程曲线

图5 弹性杆件应力包络图

图6 构件19335弯矩时程曲线

不同截面构件的弯矩最大值 103kN m

构件位置弹塑性时程弹性时程

端部斜柱5.356.45

分叉柱18.018.8

长站台柱95.099.4

索拱1.801.70

表3

桁架弦杆2.032.27

了反应的最大值,局部的檩条出现了屈服。在12 04s,内部一根钢柱出现了屈服(图7(d))。随后,塑性铰并未继续发展。在14 0s之后,虽然地震动的输入减小了很多,但结构的位移反应并未明显减小。在17 0s之后,结构的反应开始逐渐减弱,直至地震输入结束。

在地震动输入的整个过程中,结构进入塑性的构件数量较少,并且构件进入塑性的程度都较低,均为最低级别Level1,即总位移不超过屈服位移的2倍。所有

预应力索拱的拱身构件均未屈服,面内支撑构件也均未屈服。部分钢柱的应力较大,但由于采用了Q390GJ钢材,保证了构件的强度,也为结构的整体抗震性能提供了保障。4

结论

(1)结构在罕遇地震作用下,屋顶钢结构进入塑性的程度很小,结构未发生大的变形,具有良好的抗震性能,可以实现大震不倒的设防目标。

(2)结构主要的承重体系 预应力索拱结构均未出现屈服,部分抗侧力构件 钢柱出现了屈服,但塑性发展程度较弱。其余次要构件,如桁架、檩条等的屈服对结构整体性能影响较小。

(3)部分拉索构件在罕遇地震作用下退出了工作,而拱身则均未屈服。

参

考

文

献

构件截面1200 50(1500~800) D2000 60D650 25D850 25

3 5塑性发展过程

在地震波作用的前期,构件均保持弹性。以索拱结构的竖向位移为主,尤其雨棚边部的悬挑构件,位移更为明显。在地震波输入至3s之后,水平位移开始逐渐加大,并与竖向位移叠加。各跨索拱的位移趋势并不一致,而是呈波浪形运动,在同向的地震波作用下,相邻的两跨索拱甚至有相向运动的情况出现。当输入至7 56s时,一根支撑边跨索拱的分叉柱底部出现了塑性铰(图7(a)),结构也从此进入了反应最为强烈的阶段。在7 84s,三根支撑边跨索拱的桁架弦杆同时屈服,同时,长站台端头处的长柱底部也出现了屈服(图7(b))。随着地震动的持续,又陆续有几根桁架弦杆屈服。在9 48s,另一根长站台端头的长柱出现了屈服(图7(c)),然后,结构的位移反应逐渐加大,基本达到

[1]盛平,柯长华,甄伟,等.广州新客站结构总体设计[J].建筑结

构,2009,39(12).

[2]甄伟,冯健,盛平,等.广州新客站雨棚钢结构设计及索拱实验

[J].建筑结构,2009,39(12).[3]MIDAS技术手册[M].

[4]GB50011 2001建筑抗震设计规范(2008年版)[S].北京:中国建

图7 塑性铰发展过程

筑工业出版社,2008.

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