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张弦梁结构的找形和风振动力响应分析

常文兵  
【摘要】: 张弦梁结构是由撑杆连接抗弯构件和抗拉构件,并在抗拉构件上施加张拉力而形成的一种自平衡体系。张弦梁结构具有自重相对较轻、体系的刚度及形状稳定性相对较大、建筑外形轻盈、充分发挥刚柔两种材料的优势等优点,因此张弦梁结构在国内外的应用越来越广泛。目前,与张弦梁结构施工过程相结合的系统分析和结构分析尚落后于实际工程应用;且由于张弦梁结构对风荷载非常敏感,风荷载尤其是风荷载的脉动影响便成为大跨度张弦梁结构设计中的重要因素,但我国现行规范对张弦梁结构的风荷载没有明确的规定,在一定程度上给张弦梁结构的安全埋下了隐患。为了更好地应用张弦梁结构,本文对大跨度双向张弦梁结构找形和单向张弦梁结构风振特性进行了研究。本文主要工作包括以下内容: (1)介绍张弦梁结构中索的张拉力引入方法,采用温度荷载模拟索的张拉力; (2)在三铰拱的基础上提出张弦梁结构的张拉力计算公式; (3)采用有限元软件ANSYS建立平面桁架组成的双向张弦梁结构作为找形分析的基础;采用等效降温法进行多级张拉下的双向张弦梁结构找形分析; (4)采用AR模型,用Matlab语言编写程序,实现对脉动风速的模拟; (5)利用时程分析法对张弦梁结构进行风振响应的计算和分析。在满足一定可靠度的基础上,修改位移风振系数的计算公式。研究跨度、矢跨比、垂跨比、张拉力、平均风速等参数对张弦梁结构的位移风振系数的影响,求出位移风振系数的变化规律,为这类结构的抗风设计提供参考。


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