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点支式玻璃建筑鱼腹式柔性支承体系
发布时间:2014-10-13   浏览:629  

  摘 要:以清华大学游泳馆点式玻璃建筑设计为背景,对点式玻璃建筑中两种常用的鱼腹式柔性支承体系的动力特性影响进行了研究。选取了适当的地震波,在考虑玻璃自重的情况下,对柔性支承体系的地震反应进行了时程分析和谱分析,研究了地震反应对两种鱼腹式常用柔性支承承载性能的影响。
  关键词:柔性支承 动力特性 玻璃质量 地震反应
       EARTHQUAKERESPONSEANALYSISOFFISHBELLIEDFLEXIBLESUPPORTINGSYSTEMFORPOINT-SUPPORTEDGLASSBUILDING

WangYuanqing
(KeyLaboratoryofStructuralEngineeringandVibrationofChinaEducationMinistry,TsinghuaUniversity Beijing 100084)
RenZhihong ShiYongjiu WuLili
(InstituteofGlassandMetalStructureforArchitecture,TsinghuaUniversity Beijing 100084)
Abstract:Basedonthestudiesofselfvibrationofflexiblesupportsystemforpointsupportedglasscurtainwall,thispaper
investigatesitsearthquakeresponsewithANSYS.Thispaperselectsproperearthquakewavesandanalyzestheearthquake
responseoftheflexiblesupportsystem,includingtimeprocessanalysisandspectrumanalysisandalsoinvestigatesthe
influenceoftheearthquakeontheloadperformanceofthesupportsystem.
Keywords:flexiblesupport dynamiccharacteristic glassquality earthquakeresponse
1 地震波的选取
计算地震反应首先要选用合适的数字化地震波,输入地震波的确定标准是时程分析能否既反映
结构最大可能遭受的地震作用,而且又能满足工程抗震设计基于安全和功能要求的前提。主要参数有
地震烈度、地震强度参数。时程分析中,常用的强震记录有El-centro波和Northridge波等。
2 地震反应时程分析
将El-centro波和Northridge波导入ANSYS对两类鱼腹式柔性支承进行计算,两类鱼腹式柔性支承
体系矢跨比为1/12,预应力为70MPa,玻璃的集中质量为170kg,节点编号见文献[1]的图5所示。在多
遇地震作用下,以抗震设防烈度8度(最大值为0·70m/s2)对应的地震波做加速度时程分析[2~4],得
到El-centro波的鱼腹式柔性支承体系节点位移时程曲线如图1所示,节点最大位移如表1所示,单元应
力如图2所示;Northridge波的地震作用下,鱼腹式柔性支承的节点位移时程曲线如图3所示,节点最
大位移如表1所示,单元应力如图4所示。




表1 地震波作用下鱼腹式柔性支承体系
时程分析节点最大位移

  从采用El-centro波和Northridge波对鱼腹式柔性支承体系做时程分析的结果来看,两种波引起的
地震反应是一种受迫振动,El-centro波的节点位移值要大于Northridge波的节点位移值,但是两者引起
的最大位移值比较接近。El-centro波和Northridge波引起的单元应力比较接近。整体来说,地震作用
对鱼腹式柔性支承体系的影响比较小,节点位移的值很小,因为节点位移小,所以变形小,其单元应力也比较小。
3 地震反应谱分析
鱼腹式柔性支承体系的地震反应谱分析与时程分析一样,取抗震设防烈度为8度,Ⅱ类场地土,地震影响系数αmax=0·08,特征周期Tg=0·35s,阻尼比0·02。鱼腹式柔性支承体系的计算参数与时程分析保持不变。
由谱分析可得鱼腹式柔性支承体系地震谱分析的节点位移,如表2所示。

由谱分析可得鱼腹式柔性支承体系地震谱分析
的节点位移,如表2所示。

  鱼腹式柔性支承地震反应的谱分析中节点位移同样较小,将地震反应的时程分析和谱分析的结果进行比较可见,谱分析的节点位移的结果要比时程分析的大,特别是无压杆鱼腹式柔性支承的节点位移,谱分析值比时程分析值大得多。
4 地震反应与风振响应的比较
以上分析可以知道鱼腹式柔性支承的地震反应的节点位移和单元应力都比较小,其对鱼腹式柔性支承体系承载性能的影响程度,可通过比较地震反应的结果和风振响应的时程结果分析得到。地震反应和风振响应的计算参数采用同上,风振时程分析风荷载的基本风压为0·48kN/m2,计算结果对比见表3。从表3中可以看出,相对于风振响应值,地震反应的节点位移和单元应力都很小,对结构的承载能力不起控制作用,对鱼腹式柔性支承体系的承载性能的影响很小[5,6]

5 结 论
通过选取两种不同的地震波对鱼腹式柔性支承
体系的地震反应进行了时程分析和谱分析,并将其
结果与风振响应的结果进行比较,可以得到如下结
论:
1)由时程分析可知,El-centro波和Northridge波对鱼腹式柔性支承体系引起的地震反应都是一种受迫振动,El-centro波的节点位移值要大于Northridge波,但是两者引起的最大位移值和单元应力都比较
接近。地震作用对鱼腹式柔性支承体系的影响较小,节点位移和单元应力值也比较小。
2)由谱分析可知,鱼腹式柔性支承地震反应的节点位移和单元应力均较小。
如图1。温度对室内舒适度的影响是最明显的,传统住宅不供暖时室内外温差仅0·39℃,无法满足基
本要求,而节能住宅即使在不供暖时室内外温差可以达到5·49℃,它们之间的室内外温差有4·1℃;节
能住宅供暖时室内外温差为19·49℃,而传统住宅此时为18·48℃,它们之间的室内外温差有1·0℃
这无论是对提高室内舒适度,还是对降低空调能耗都具有重要意义。
2)室内热辐射对称性,节能住宅外墙内、外表面温度如图2。数据表明:传统住宅内表面温度呈明显的不对称分布,受外表温度变化的影响大,最大温差3·4℃,节能住宅内表面温度基本均匀,最大温差仅2·0℃,受外表温度变化的影响小。

3)垂直温度梯度,沿室内高度每隔0·25m,采集不同情况下的温度分布,如图3,节能住宅不论是供暖还是非供暖情况下,室内温度随高度而增加,但垂直温差明显小于传统住宅,可以保证人体为整体的热中性,克服传统住宅产生的在头部感觉局部的热不舒适或足部感觉冷不舒适。

6 结 论
1)在冬冷夏热地区住宅采用新型的FHP-Vc围护结构体系可以达到住宅节能50%以上的目的,同时具有良好的施工性、耐久性和环保性,具有推广价值;
2)采用FHP-Vc围护结构体系的住宅,若外窗采用中空玻璃和地面选用透热值较小的材料,可以基本消除室内温度分布的不对称现象,提高室内舒适度。
3)从地震反应的时程分析和谱分析的结果比较可知,谱分析的节点位移和单元应力结果要比时程分析结果大,特别是无压杆鱼腹式柔性支承的节点位移,它比时程分析得到的值要大得多。
4)对于鱼腹式柔性支承体系,地震响应分析得到的节点位移和单元应力要比风振响应的相应结果要小。


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