斜拉结构的动力特性及参数影响分析

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斜拉结构作为一种大跨空间结构,因其跨越能力强、受力合理、造型优美等优点受到重视和应用,但也因跨度大、结构轻柔等特点对竖向地震作用及风荷载较为敏感,把握斜拉结构的动力特性对于结构的抗震、抗风设计非常重要。国内对斜拉结构的研究主要体现在斜拉桥或斜拉网格结构的静力行为方面,结构参数对斜拉结构动力特性影响的研究主要集中在有无拉索、支承条件、主梁高跨比、主塔高度与刚度、布索形式、索间距等参数对斜拉桥动力特性的影响及结构质量等参数对斜拉网壳结构动力特性的影响上,系统的斜拉结构结构体系参数对其结构动力特性的影响研究较少,本文的研究结果将对该方面的研究具有一定的参考意义。本文以深圳大梅沙万科中心、深圳大学城体育中心体育场及某单塔双跨斜拉桥为例,分别建立ANSYS有限元分析模型,并采用基于结构固有频率的目标函数,结合现场实测数据对模型进行参数修正,得到更能反应实际结构性能的有限元模型。在此基础上作了两部分工作:(1)分析了三种形式斜拉结构的固有频率及模态振型特征并提取其共性,归纳总结出斜拉结构体系的自振频率及模态振型特征;(2)分析了三种形式斜拉结构的参数对结构动力特性的影响并提取其共性,归纳总结出斜拉结构的参数对结构动力特性的影响规律。鉴于本文所选取的算例在结构跨度、索长、边界约束及横竖向构件刚度比等参数有大有小,有强有弱,基于此三个结构分析得出的结论具有一定的可信度。
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