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1、第34卷第10期山西建筑Vol.34No.10#82#2008年4月SHANXIARCHITECTUREApr.2008文章编号:1009-6825(2008)10-0082-02张弦梁结构动力特性分析田向阳摘要:采用由梁单元、杆单元和索单元组成的混合有限元法对简支和两端固定铰支张弦梁结构进行了动力特性分析,探讨了撑杆数目、预应力值和矢跨比等结构参数对两类张弦梁结构动力特性的影响,并就各种情况进行了比较,得出了一些有用的结论。关键词:张弦梁结构,模态分析,特征值问题,振型中图分类号:TU323.3文献标识码:A张弦梁结构是在传统拱结构的拱体下设置预应力拉索,并在m
2、etric法、Damped法。Damped法允许在结构中包含阻尼。文中拱与拉索之间布置一定数量的撑杆而得到的一种杂交结构。张采用的模态提取方法为Subspace法,其具体算法可参见相关文献。弦梁与下部结构的连接多设计成一端固定铰支、另一端滑动铰2结构参数对张弦梁结构动力特性的影响分析支,此时对下部结构来说,上部结构的作用与简支梁相同,仅承受文中通过改变张弦梁结构的3种主要参数,即撑杆数量、拉竖向反力。当下部支承结构抗侧移刚度较大时,张弦梁与下部结索预应力大小、矢跨比来分析这些参数对两类支撑条件下张弦梁构的连接也可两端均做成固定铰接,此时上部结构对下部结构的结构动力
3、特性的影响,分述如下。作用类似于两铰拱,除竖向反力外,还产生水平推力作用。显然,2.1撑杆数量对张弦梁结构动力特性的影响这两种不同的支承条件所产生的影响不仅限于支承反力的变化,如图1和图2所示分别为撑杆数量对简支、固定铰支支承条还将涉及张弦梁自身的受力性能。文中对具体的张弦梁算例,在件下张弦梁前3阶自振频率的影响曲线,其中分别考虑了计和不两种支承条件下分别进行了动力特性分析,运用有限元软件AN-计屋盖附加重量两种情况,在考虑屋盖附加重量时,按照荷载规SYS对两类张弦梁结构的自振振型和频率进行了计算分析,分析2范,屋盖恒载和活载都取0.5kN/m,而两榀张弦梁之间间
4、距取了撑杆数目、预应力值和矢跨比等结构参数对两类张弦梁结构动为10m,从图1,图2可以看出,结构的自振频率受撑杆根数变化力特性的影响,并就各种情况进行了比较,最后得出了一些有用的影响不大,只是随撑杆根数的变化稍有上下波动,因此,在考虑的结论。改善张弦梁结构的抗风振性能和抗震性能时,通过改变撑杆根数1张弦梁结构的计算模型并不能够达到目的;另一方面在建筑师根据建筑需求设置撑杆时设计算模型的跨度L=72m,上弦采用圆弧拱,矢高F=并不需要考虑对结构振动性能的影响。3.6m(矢跨比F/L=0.05),截面采用规格为700mm@400mm@12mm@16mm的工字钢;下弦钢
5、索也按圆弧形布置,向下圆弧2矢高也取3.6m(矢跨比D/L=0.05),钢索截面面积1300mm,52弹性模量1.8@10MPa,撑杆截面面积2200mm。钢拱及撑杆均按理想弹塑性材料考虑,屈服强度345MPa,弹性模量2.06@510MPa。模型按一端固定一端水平滑动及两端固定铰支两种支承条件分别考虑。所有模型的撑杆均沿结构跨度方向均匀布置。为考虑屋盖面载对结构的影响,文中按照中国荷载规范GB250009-2001建筑结构荷载规范的规定,屋盖恒载取0.5kN/m2(不含刚架自重),活、雪、风等荷载综合考虑共取0.5kN/m。另外,为了能够全面了解撑杆数量、预应力
6、度及矢跨比等结构参数对结构动力特性的影响,文中做了结构变参数分析,分别考虑1~5根撑杆的情况,50kN,100kN,150kN预应力的情况,和1/30,1/25,1/20,1/15,1/10矢跨比的情况。文中采用有限元软件ANSYS对结构动力特性进行分析,ANSYS拥有多种功能强大的求解器,可以对非线性问题和动力问题较好地进行分析。文中采用其模态分析模块,ANSYS产品家族中的模态分析是线性分析,任何非线性特性如塑性和接触(间隙)单元,即使定义了也会被忽略。但它能够进行大变形预应力模态分析,可以在大变形静力学分析后进行预应力模态分析,这样能够计算高度变形结构的固有
7、频率和振型。在ANSYS模态分析中,可选的模态提取方法有6种:Sub-从图中数据比较可得到以下结论:space法、BlockLanczos法、PowerDvnamics法、Reduced法、Unsym-1)无论何种支撑条件,当考虑屋盖附加重量时,结构各振型收稿日期:2007-11-28作者简介:田向阳(1978-),男,硕士,助理工程师,广州市市政工程设计研究院,广东广州510060第34卷第10期山西建筑Vol.34No.102008年4月SHANXIARCHITECTUREApr.2008#83#文章编号:1009-6825(2008)10-0083-02浅谈
8、低烈度区砌
