关键词：钢结构机械式立体停车库;;动力弹塑性分析;;抗震性能;;杆+壳单元模型
摘 要：钢结构机械式立体停车库对解决现代城市停车问题意义重大。但是钢结构机械式立体停车库是非常规的框架结构,且无楼板,目前没有相应的设计规范。为了编制相应技术导则,更好指导钢结构机械式立体停车库的设计,对钢结构机械式立体停车库有必要进行深入研究。本文以某钢结构机械式立体停车库项目为例,采用MIDAS/FEA、MIDAS/GEN有限元软件,研究了屋盖、水平支撑对结构整体抗震性能的影响。采用MIDAS/FEA,研究了杆+板壳单元这种杆+壳单元模型在研究新型结构、复杂结构时的可行性。本文的主要工作及研究成果如下:(1)总结了机械式立体停车库的发展历程,对结构抗震分析理论与弹塑性分析基本原理进行了归纳,对分析软件的相关内容进行了介绍。(2)依托MIDAS/GEN有限元软件,建立了分别有、无屋盖与有、无水平支撑的4个模型,选取了一条人工波和两条天然波,对模型分别进行了弹塑性时程分析。研究屋盖与水平支撑对机械式立体停车库的抗震性能的影响。设置水平支撑后,钢结构立体停车库的层剪力、最小剪重比均增大,层间位移角得到一定减小。加设水平支撑可以提高立体停车库的抗震性能。设置屋盖后,钢结构立体停车库的顶层质量增加,层剪力、层间位移角均增大;最小剪重比有一定减小;顶层节点位移增大;顶层节点加速度值减小。屋盖对立体停车库的抗震性能是不利。鉴于停车库的顶层的建筑功能,建议采用轻质屋盖。(3)依托MIDAS/GEN有限元软件,对有屋盖和水平支撑的机械式立体停车库,进行大震弹塑性地震响应分析。分析了梁、柱、水平支撑等关键构件在各个时程工况下的应力分布情况、屈服情况,结构各构件进入弹塑性的程度均不是太大,部分应力最大的位置为框架柱,以及梁柱节点区域。故了保证更好的安全目标,应进一步对这些区域进行加强。(4)从立体停车库模型中取出一榀框架,利用MIDAS/FEA软件,分别建立杆+板壳单元模型和纯杆(梁)单元模型,在验证两个模型基本一致的基础上,对两个模型进行了大震弹塑性时程分析。研究表明:杆+板壳单元分析模型可以用于立体停车库结构的分析,能够反映更详细地考虑局部构造,细节处的应力反映的更详细,可以看到任意位置的应力应变,整个断面每个细节处的应力都可以进行读取分析,可以分析更多细节对结构整体抗震性能影响。杆+壳单元分析模型比纯杆单元模型研究的精度高,又比纯壳单元模型运算速度快。
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