柔性索杆支承体系点支式玻璃幕墙的风振响应分析

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柔性索杆支承点支式玻璃幕墙因其通透、轻盈的结构之美,近几年在我国得到了广泛的应用,随着设计技术的逐渐成熟,其将具有更强的生命力和广阔的市场前景。但是目前柔性索杆支承体系点支式幕墙在设计过程中,还没有一套成熟的理论依据。本文主要针对柔性索杆支承结构点支式玻璃幕墙玻璃面板的静力特性和索杆支承结构的风振响应进行了研究,主要做了如下工作。本文结合有限元理论,运用线性滤波法中的AR模型对脉动风速进行模拟,利用MATLAB软件编写模拟程序。对比实例方案模拟风速时程得到的模拟风谱和目标风谱,验证模拟风速的合理性。然后将模拟的脉动风速转换为脉动风荷载,并运用就近分配法将其施加到玻璃面板和支承结构上。通过对四点支承和六点支承玻璃面板静态特性分析,得出不同支承形式玻璃面板的挠度与应力变化情况。分析结果显示与四点支承玻璃面板相比六点支承玻璃面板中间支承处存在应力集中现象,为了解决六点支承玻璃面板中间支承点处应力过大问题,对六点支承玻璃面板中间支承点的应力情况进行了进一步分析,将中间支承由刚性支承改为弹性支承后,可以显著减少中间支承处的应力:通过改变中间支承弹性浮动量的大小,模拟分析得到各弹性浮动量所对应的应力变化值。对比所得数据后,总结出中间支承最佳弹性浮动量的确定方法。由于柔性索杆支承体系具有几何非线性特征,在对支承结构模拟分析的过程中首先对结构进行了模态分析,以得到结构的自振频率。为了得到改善索杆支承体系抗风性能的方法,文中分析了拉索截面积、支承杆长度和索杆预应力等参数对支承结构力学性能的影响。预应力变化对支承结构的应力及挠度值影响都较小,并且过大的预应力会对拉索结构产生一定的压力,所以在设计过程中采用改变预应力来改善支承结构的受力情况是不明智的。增大拉索直径和支承杆的长度都会使结构的挠度和应力减小,其中改变支承杆长度对挠度影响尤为突出,拉索直径变化对结构应力影响较为明显。但是增大拉索直径和支承杆长度的同时,增加了结构体系所承受的自重影响,所以设计过程中要综合考虑,选择出改善抗风性能的最佳方案。
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