考虑弹性支承的整体张拉膜结构力学性能研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:luwenfei7782
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膜结构是20世纪70年代发展起来的一种新型建筑体系。由于索膜结构的轻质使的它对地震力有良好的适应性,但对脉动风荷载的作用却十分敏感。对索膜结构受风荷载产生的结构响应做出准确的估算并采取有效的预防措施,一直是索、膜结构设计中的重要环节。整体张拉膜结构都会采用弹性支承柱的形式,但大多实际工程中出于膜结构找形收敛迅速的角度一般会采用膜面与弹性支承柱分开计算,未考虑它们之间的相互协调作用,因此膜在实际张拉成形后极有可能难以达到设计应力状态,需要考虑弹性支承柱对膜结构的影响。除此之外,在模型的实际张拉过程中由于摩擦力和挤压力的存在会产生很大的“边缘效应”。本文主要作了以下工作:1)通过ANSYS分析不同的比例的模型,研究“边缘效应”对索膜结构的影响。其结果表明内外边索的应力较大、影响区域较广;2)考虑弹性支承的整体张拉膜结构静力分析。由于下部弹性支承钢柱的结构变形会造成膜结构张拉力刚度的下降,进而会对膜结构的找形位移产生较大的影响。分析弹性柱在找形过程中对位移和应力的影响,针对不同的荷载工况研究其对结构的影响以及不同的矢跨比对结构的影响;3)考虑弹性支承的整体张拉膜结构风振动力响应分析。根据线性滤波法中的自回归(AR)模型,模拟膜面部分节点的风速时程曲线,结合结构随机振动理论并考虑耦合效应,通过Matlab进行程序化编程模拟风速功率谱,并经过同Davenport谱的对比验证其可靠性。利用模拟的风压在ANSYS平台上对整体张拉膜结构进行风振时程分析,结果表明膜面在脉动风的影响下波动幅度很大,可能会出现应力集中。本文对此作了比较详细的分析,并在与静力分析对比后发现风振响应分析是实际工程中必须要考虑的。
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