大跨度张弦桁架自振特性参数分析.pdf

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1、大跨度张弦桁架自振特性参数分析１２３４张国明，梁令枝，徐忠根，陈荣毅（１．广东省重工建筑设计院有限公司，广东广州５１０６７０；２．广州市建筑工程职业学校，广东广州５１０４０３；３．广州大学土木工程学院，广东广州５１０００６；４．广州市重点公共建设项目管理办公室，广东广州５１０００６）摘要：本文以广州会展１２６．６ｍ张弦桁架为工程背景，利变矢跨比和垂跨比；③倒三角形桁架高度的影响；④撑杆数用ＡＮＳＹＳ的ＢｌｏｃｋＬａｎｃｚｏｓ法，分析了张弦桁架的自振特性。量的影响；⑤斜撑杆的影响。上述参数的改变均会对结构自针对不同的矢跨比、垂跨比、撑杆数量及布置等

2、变化参数进振特性产生影响。分析时所考虑的荷载作用包括预应力，自行了大量分析，得出各参数对张弦桁架结构自振特性的影响重，屋面恒载和屋面活载；工况则只考虑预应力＋结构自重规律。＋屋面恒荷＋全跨屋面活荷。关键词：大跨度；张弦桁架；自振特性；有限元分析2．1矢跨比的影响中图分类号：ＴＵ３９９文献标志码：Ｂ矢跨比是指张弦桁架最高点到两端支座连线的距离与文章编号：１６７２－４０１１（２０１７）０５－００４６－０２张弦桁架跨度的比值。广州国际会议展览中心单榀张弦桁ＤＯＩ：１０畅３９６９／ｊ畅ｉｓｓｎ畅１６７２－４０１１畅２０１７畅０５畅００２３架矢跨比为０畅０

3、６０，基频为１畅０１４Ｈｚ。现分别取矢跨比为0前言０畅０３，０畅０４５，０畅０８，０畅１０进行对比研究。研究初始态矢跨比改变对荷载态结构频率的影响。［１］张弦桁架结构（ＴｒｕｓｓＳｔｒｉｎｇＳｔｒｕｃｔｕｒｅ，简称ＴＳＳ）是日本大学Ｍ．Ｓａｉｔｏｈ（斋腾公男教授）在２０世纪８０年代初首先［２］提出的，他对这种结构给出的定义是：“用撑杆连接抗弯受压构件和抗拉构件而形成的自平衡体系”。根据抗压弯构件的不同，张弦结构可分为张弦梁结构（ＢＳＳ）和张弦桁架结构（ＴＳＳ）。根据单榀的不同布置方式，张弦结构可以分为以下六图１矢跨比和基频的关系及矢跨比与第一竖向

4、振型频率关系图类：单向张弦结构、折线型张弦梁结构、双向张弦梁结构、多经分析，在上述５个不同矢跨比下，结构第一振型均为向张弦梁结构、辐射式张弦梁结构、张悬穹顶。张弦结构与索的平面外振动；其次，张弦桁架在荷载态下，结构基频随初轻型屋面材料，尤其是膜材料的结合应用，可以使屋面结构状态矢跨比的增大呈现减小的趋势，其主要原因是，随着矢的自重大幅度降低，用钢量也随着降低，综合经济指标得到跨比的增大，张弦桁架在平面外的自由长度逐渐增加，柔度提高。此外，张弦桁架（梁）还具有受力合理、充分利用材料增大，结构平面外刚度减少，基频降低；再次，当矢跨比增大的弹性强度、经

5、济跨度大、制作、运输、施工方便等优点。故时，结构第一竖向振型频率呈增大趋势，这说明增大矢跨比近年来，正日益被国内工程界广泛采用，代表性工程有上海可增大结构平面内竖向刚度；最后，当初状态矢跨比从０畅０４５浦东国际机场航站楼屋盖、广州国际会议展览中心屋盖和哈变化到０畅１００时，结构基频的变化基本成线性，而从０畅０３０尔滨国际会展体育中心屋盖等。变化到０畅０４５时，结构的基频变化很小（变化量相当于０畅０３０1工程概况及有限元模型的建立时０畅１％），这说明在一定范围内，改变初状态矢跨比对荷载态结构基频影响是很小。广州国际会议展览中心张弦桁架结构跨度Ｌ＝１

6、２６畅６ｍ，2．2垂跨比的影响拱型梁采用倒三角形空间桁架，材料为Ｑ３４５Ｂ，杆件规格为垂跨比是指张弦桁架最低点到两端支座连线的距离与上弦杆Φ４５７×１４，下弦杆Φ４８０×１９～２５，腹杆Φ１６８×６．０～张弦桁架跨度的比值。广州国际会议展览中心单榀张弦桁Φ２３×９．０，撑杆Φ３２５×７．５，索由３３７根Φ７钢丝组成。腹架垂跨比为０畅０４５。现分别取垂跨比为０畅０３０，０畅０６０，０畅０７５杆和上下弦之间刚性连接，撑杆与倒三角形桁架以及下部索进行对比研究。经分析，和矢跨比影响一样，结构基频随初的连接可视为铰接。状态垂跨比的增大呈现减小的趋势，结构第

7、一竖向振型频率2自振特性参数分析随垂跨比的增大而增大。这主要是因为垂跨比增大后，索的平面外刚度减少，基频降低，但张弦桁架平面内加高，平面内根据枟ＡＮＳＹＳ动力学分析指南枠对各种模态提取方法优刚度增大，故第一竖向振型的频率加大。缺点的比较分析，本文采用ＢｌｏｃｋＬａｎｃｚｏｓ法进行结构的模态2．3同时改变矢跨比及垂跨比而保证两者之和不变分析。本文所研究的参数如下：①矢跨比、垂跨比的影响；②原结构矢跨比、垂跨比分别为０畅０６０和０畅０４５，现取以下在保证矢跨比与垂跨比之和与原结构相同的前提下，同时改参数进行对比研究。模型１：矢跨比０畅０３，垂跨比０畅

8、０７５；模型２：矢跨比０畅０４５，垂跨比０畅０６；模型３：矢跨比０畅０６，垂跨比收稿日期：２０１７－０３－０６０畅０４５；模型４：矢跨比