基于响应面法的幕墙预应力拉索有限元模型修正及应用研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ynegwxf
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在我国城市化水平日益提高的背景下,大跨度、大空间建筑逐渐成为城市化程度的代表。在大型建筑中,单层索网点支式玻璃幕墙结构是一种以拉索为主要受力构件的预应力柔性体系,通过事先给幕墙拉索进行预张拉,从而形成足够的刚度来承受外力作用,所以拉索无疑是大型建筑最为重要的构件之一。预应力拉索的索力对于结构的安全和稳定性至关重要,拉索的受力状态直接影响着结构整体的工作状态,所以对预应力拉索的研究工作尤为重要。基于目前对大型索网结构中预应力拉索针对性研究较少的情况,本文通过现场动力试验得到拉索振动信息,利用响应面法以前三阶自振频率为响应信息,分别对单根拉索和整体索网的初始模型进行有限元模型修正,得到了服役状态下的准确拉索模型,并以此为基准模型进行相关应用研究。本文主要工作及结论如下:(1)针对拉索这种由多根钢丝绞合而成的特殊构件,本文改进了前人研究中模型单元近似的不足,利用实体单元建立有限元模型,准确反应了钢丝间的绞合情况,并提出利用转动弹簧模拟拉索转向装置,降低了由于模型简化造成的计算误差,提高了模型精度。(2)采用粒子群卡尔曼算法对实测信号降噪处理,通过粒子群算法的适应度函数更准确确定滤波参数,避免了传统卡尔曼算法去噪时难以获得噪声统计特征的缺点。对去噪信号配合信噪比检验,更大程度保证了滤波的有效性。本文的信号处理方法能够有效的减少干扰,为现场检测时信号处理工作提供了借鉴。(3)针对索网实体结构过于庞大的情况,在保证计算准确度的基础上进行了适当简化。经过对比验证,模型只对两钢柱一横梁间的8层索网进行建模计算,并建立不同高度的索网模型输出实测中传感器测点位置的频率响应,与实测信号对比,确定了8层索网模型的准确性。(4)模型修正发现,截面积、密度、弹性模量、及其个别交互项和二次项对振动影响显著;经模型与实测结果对比,建模时可忽略锚具影响;对转向装置提出转动弹簧模拟约束,拉索固定-调节端更接近完全固接,有转向装置的拉索约束更接近一端固接,一端转动弹簧约束。修正后模型响应误差降到0.5%左右,并且很好的吻合了高阶频率响应,验证了响应面法对幕墙拉索体系修正的适用性。(5)对修正后模型展开损伤模拟和索力计算公式修正研究。对单根拉索,两端相同约束损伤对振动影响较小,影响程度与阶次正相关;两端不同约束损伤影响较大,影响程度与阶次负相关。刚度折减损伤下,损伤个数影响明显,与频率阶次正相关,端部损伤最严重;损伤影响程度:不对称型>密集型>对称型;对索网系统,由于应力重分布,某拉索损伤会使周围拉索索力变大,增大幅度与距损伤拉索距离负相关;锚固端损伤对其他拉索影响最大。基于基准模型修正的弦理论和梁理论公式可以较好的适应索网系统的索力计算,弥补了原始公式两端约束理想化造成与实际偏差较大的不足。本文基于有限元动力分析、动力试验和响应面模型修正法,对大型索网体系进行了深入研究,为大跨度幕墙结构的健康监测工作提供了借鉴。
其他文献
模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)因其具有高转换效率、高波形质量、低开关损耗等显著优点,已成为柔性直流输电领域的主流换流器拓扑。当MMC所连交流系统发生不对称故障时,易造成柔直系统闭锁或停运,影响其安全稳定运行。因此,研究交流系统不对称故障对柔直系统的影响机理及故障下的控制策略具有重要的理论价值和工程价值。本文以减小或消除威胁柔直系统稳定运行的因
锚杆支护系统是煤矿巷道常用的支护技术手段,其稳定性和耐久性是评价支护可靠性的关键。目前,围岩强度和采动诱发的循环扰动荷载对锚杆支护系统的影响尚无明确的认识,因此,本文采用室内拉拔试验和理论分析相结合的研究方法探究了围岩强度和循环扰动荷载对锚杆锚固黏结界面力学响应特性的影响,以期提升对深部复杂环境中锚固系统荷载传递机制的认识。主要工作及结论如下:(1)拉拔荷载下围岩强度对锚固黏结界面力学响应特性的影
2012年“海绵城市”概念首次提出,以及2015年国办要求中明确强调将70%的降雨就地消纳和利用,城市建成区20%以上的面积达到要求,2030年的城市建成区80%以上的面积达到目标要求。通过海绵城市建设,未来我国的城市功能将得到良好的改善。因此在透水混凝土的研究及应用上投入更多精力。透水混凝土力学强度与透水性能相互制约,一定程度限制了推广使用,同时,透水混凝土是一种半脆性材料,具有高连通孔隙率、渗
架空地线对于保障输电塔塔体设备及输电导线的正常运行有着重要作用,但其长期受酸雨及酸沉降物侵蚀导致腐蚀问题尤为突出,因此研究架空地线腐蚀行为并探究腐蚀程度评价方法对于保障电力系统安全稳定运行具有重要工程意义。论文以热镀锌架空地线为研究对象,通过中性盐雾试验形成不同腐蚀程度架空地线,研究3.5%NaCl、饱和Na2SO4及磷酸盐三种不同电解质体系中架空地线的腐蚀行为,揭示架空地线不同腐蚀程度与电化学参
全氟化合物(PFCs)是一种在不粘涂层、食品包装材料、表面活性剂、灭火泡沫等方面都具有广泛应用的化合物,具有热稳定性、化学稳定性以及防水防油的性质,其在环境中广泛存在并显示出持久性和生物累积性。目前,在地表水、地下水、沉积物、空气灰尘和土壤等环境介质中发现了PFOA(全氟辛酸)、PFOS(全氟辛烷磺酸)等多种PFCs,这表明其在环境中的充分暴露。不仅如此,在人体的血液、尿液以及母乳中均能够检测到P
随着全球城市化进程的推进,城市高度集聚发展与环境保护之间存在严重冲突,城市环境质量也相应出现退化趋势,对城市可持续发展和居民生活水平造成威胁。对城市环境质量进行评价,探究其内在驱动因素,已成为当前学术界的研究热点。当前对城市环境质量的研究主要集中在平原城市,而较少关注山地城市。但自西部大开发以来,我国西部山地城市经历了大规模的城市化发展,出现了严重的环境问题,城市热岛效应明显、空气和水体污染严重、
现代梁柱式木结构主要采用现代胶合木制作梁柱等基本构件,通过金属连接件连接节点。该结构体系具有绿色环保、传力路径明确、结构性能可靠、空间布置灵活等优点,可充分利用现代胶合木和金属连接件的特点,提高材料的利用率,并实现构件和节点的工业化生产和装配化施工,符合我国建筑工业化和绿色建筑发展的需要,在住宅、会馆、新城镇建设和特色小镇建设、旅游度假、园林景观等低层和多高层建筑中得到了广泛应用。现代梁柱式木结构
在汽车等领域的轻量化研究中,铝合金有着巨大的潜力和优势。焊接是铝合金常用的材料连接技术之一,但是由于铝合金的表面易氧化、线膨胀系数大等缺点,焊接接头的性能还有待提高。在铝合金中复合添加Sc、Zr进行微合金化,是提高其焊接性能的一个非常有效的方法。对此,本文向Al-Mg合金中添加微量的Sc、Zr,通过熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)和搅拌摩擦焊(FSW焊)两种焊接方式,探究Sc、Zr的复合添加对MI
电流是电力系统重要的可观状态参量之一,暂态电流包括波形、频率、幅值等信息参数,是反映电力系统扰动及故障过程的重要信息,对暂态电流进行实时观测是电网暂态信息获取、事故溯源的重要需求。传统电流互感器由于其自身缺陷,目前存在诸多问题,如绝缘成本高、测量范围小、动态响应慢、易磁饱和、频带窄、无法测量高次谐波等,严重影响了暂态电流数据的实时准确获取。因此,研究具有宽频、高幅值特性的非接触式暂态电流传感器可以
随着汽车保有量的逐渐增多,全球交通事故的发生数一直居高不下,其中30%是由于驾驶员非正常驾驶所导致的,比如疲劳驾驶,分心驾驶等行为,而且这一比例在重大交通事故中更是急剧增大。在自动驾驶技术还无法大规模普及的今天,优先发展辅助驾驶是必然趋势,所以展开对驾驶员监控系统(Driver Monitoring System,简称DMS)的研究可以有效避免或者减少交通事故的发生,对保护驾驶员和乘员的生命安全有