试析桅杆结构风振响应的计算方法研究

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1、同济大学硕士学位论文桅杆结构风振响应的计算方法研究姓名：虞晓红申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：王肇民2000.6.1桅杆结构风振响应计算方法研究摘要桅杆结构是用途广泛的空间张拉结构。由于预应力的存在和结构的非线性特征，其风致振动机理十分复杂，目前它的工作原理还没有被完全掌握。在单索结构振动理论的基础上，推导出振动索单元动张力实用表达式和刚度矩阵，考虑杆身几何非线性的影响，推导出受压梁单元的刚度矩阵，通过空间风场的模拟，对一个两层纤绳桅杆进行计算，通过计算实例证明，该计算模型精度高、收敛快、计算效率高。为了实际工程应用方便，人们希望将结构的动力风振

2、响应用静力的方法来计算。基于“分布风段法”理论假定，将桅杆结构的风振响应通过两部分描述：①振动放大系数，描述了结构动力性能的影响；②背景响应，描述了结构刚度、外型尺寸和风荷载的影响。于是把结构的风振响应简化为相对简单的拟静力风荷载响应。为实际应用方便，考虑不同情况下用最不利风荷载分布求解出结构风振最不利背景响应，同时考虑风荷载的空间相关性。计算实例表明，采用背景响应计算桅杆结构的风振响应，实用、简便，精度满足工程要求。关键词：桅杆结构风振响应振动索单元背景响应CaICUIationMethodsonVibrationResponseofGuyedMastu

3、nderStochastiOWindLoadABSTRACTGuyedmastisatypeofwidelyusedpre—stressedspacestructure．Thewind—induced—vibrationtheoryofguyedmastisverycomplexduetOitspretensionandnonlinearcharacteristies．Basedoncablevibrationtheory，apracticalformulatocalculatedynamictensionanddynamicstiffequationof

4、cableelementaredeveloped．Consideringnonlinearcharacteristicsofmast．stiffmetricofspacecompressionbeamisdeveloped．Anexampleiscalculatedafterspacewindfieldissimulated．Resultshowsthemethodhashighcalculatingprecisionandefficiency．Inpractice，wind—inducedvibrationofstructureisusuallycalc

5、ulatedthroughquasi—staticmethod．Basedontheassumptionofpatchwindload，theresponseofguyedmastunderwindloadisexpressedbytwoparts：(i)Resonantmagnificationfactor，whichrepresentsdynamiccharacteristicsofstructure；②Backgroundresponsecomponent，whichmpresentstheeffectofstructurerigid，size，sh

6、apeandwindload．Thenwind··induced-vibrationresponseofguyedmastissimplifiedtothatofquasi—staticwindload．Forpracticaluse，backgroundresponseiscalculatedunderthemostdangerwindloaddistribution，wherespacerelativityofwindloadisconsidered．Resdtshowsthemethodhasisverysimpleandhassatisfyinge

7、fficiency．Keywords：Guyedmast；Wind·induced-vibration；dynamiccableelement；Dynamicmagnifyingcoefficient；Backgroundresponsecomponent第一章绪论第一章绪论第一节前言桅杆结构由一根直立的细长杆身和3～4个方向沿高度斜向张拉的数层纤绳组成，杆身是主要的承载结构，纤绳则保证杆身的直立和稳定(图1-1)。在结构材料的弹性限度内，杆身是具有相当刚度的连续弹性体，纤绳则是悬挂在不同高度两点上的柔索。图卜I桅杆桅杆结构是一种高耸的构筑物，其特点是高度

8、较大、横截面相对较小，杆身长细比通常在100～200左右，远大于一