基于频率的索杆张力结构构件重要性分析方法

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1、硕士学位论文基于频率的索杆张力结构构件重要性分析方法作者姓名王功文学科专业结构工程指导教师孙文波教授级高工所在学院土木与交通学院论文提交日期2015年04月AFrequency-basedAnalyticalMethodofComponentImportanceofCable-strutTensileStructuresADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangGongwenSupervisor：Dr.SunWenboSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号

2、：ＴＵ３学校代号：１０５６１学号：２０１２２０１０５別４华南理工大学硕±学位论文基于频率的索杆张力结构构件重要性分析方法作者姓名：王功文指导教师姓名、职称：孙文波、教授级高工申请学位级别：工学硕±学科专业名称：结构工程研究方向：大跨度空间结构论文提交日期：年月日论文答辩日期：年月日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席為护坤委员：／Ｖ％ｊ华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研巧成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论

3、文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡。献的个人和集体，均已在文中明确方式标明本入完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名日期：Ｊ月＞日１学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留，艮Ｐ：、使用学位论文的规定研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可公布学位论文的全论部或部分内容，可Ｗ允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位文。本人电子文档的内容和纸质

4、论文的内容相一致。本学位论文属于：。呆密，在年解密后适用本授权书ｃｆ不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议全的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社文出版和编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。＂＂（请在上相应方框内打Ｖ）—‘Ｊ＇义作者签名、日期；）指导教师签名；〇１日期：摘要索杆张力结构具有自重轻、材料利用率高且跨越能力强等特点，近年来被广泛应用于大跨度的体育场馆、会展中心等建筑中。索杆张力结构是柔性结构体系的一种，按传统的几何组成分析，该类结构通常为静定结构甚至几何可变

5、结构，预应力刚化才使其成为稳定、可承受荷载的结构体系，因此索杆张力结构也同时具有冗余度低、易损性强的特点。为了保证结构在突发状况（如恐怖袭击、爆炸等）下的安全，准确评估结构中不同构件的重要性程度，并对其中的关键构件采取一定重要性弱化措施，改善结构鲁棒性，对该类结构具有十分重要的意义。同时由于柔性结构的特殊性，刚性结构的构件重要性分析方法对柔性结构并不完全适用，本文针对索杆张力结构采用了以结构自振频率为切入点的构件重要性研究思路。首先，本文在参考大量文献的基础上，概述了索杆张力结构的特点及工程应用情况，总结了国内外构件重要性研究方法的优、缺点及适用范围，基于柔性结构特点采用了以结构自振频

6、率为切入点的构件重要性分析思路。其次，引述了前人的研究成果，并对其中与本研究相关的内容进行了重点阐述，主要是关于索杆张力结构各阶圆频率与结构刚度投影值之间关系的描述。然后，本文推导了基于结构自振频率的构件重要性系数计算公式，该公式以构件损伤后结构自振频率的下降率作为构件的重要性评价指标，同时由于“概念移除”法用于柔性结构构件重要性分析的局限性，本文引用了刚度折减的概念，避免了直接“移除”构件而导致的计算不收敛。接着，通过索网结构、索穹顶结构和塔式张拉整体结构三个计算算例验证了该公式的适用性及合理性。最后，本文结合一个车辐式大跨度张拉结构工程，分析了该结构的自振特性，研究了预应力度对结构

7、自振频率的影响；利用本文公式对该结构进行了构件重要性分析，指出环索为该结构中的关键构件；运用关键构件重要性弱化的概念，通过分索法对环索进行了重要性弱化，并且评估了重要性弱化效果。计算结果表明分索法能够有效降低关键构件的重要性程度，同时本文提出的构件重要性定量计算公式能够对分索效果进行有效评估，在工程中可为确定分索的根数提供参考。关键词：索杆张力结构；构件重要性；自振频率；重要性弱化IAbstractInrecentyears,cable-str