风荷载作用下点支式玻璃幕墙的动力性能研究

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玻璃幕墙是古老的建筑艺术和现代高科技产品相结合的产物,自20世纪50年代兴起,玻璃幕墙经历了半个世纪的发展,现已成为现代化大都市的重要标志和现代主义建筑的一个显著特征。近年来,随着玻璃工艺的提高和大量公共建筑的兴建,以预应力拉索或拉杆作为支承结构的拉索式点连接玻璃幕墙以其简洁、通透的特点在国内外得到广泛地应用。通常,根据预应力拉索的结构形式的不同,可将拉索式点连接玻璃幕墙分为预应力双层索系(由于其外形和受力特点类似于传统平面桁架,故又称为索桁架体系)点支式玻璃幕墙和单层平面索网体系点支式玻璃幕墙两大类。对于这种新兴的建筑结构形式,各国研究机构都没有一套成熟的理论体系,仅有一些企业标准而已。还需要做很多工作使这一新技术更加完善。鉴于此,本文进行了以下的工作:1.应用FORTRAN语言编制了谐波叠加法脉动风速模拟程序,模拟了脉动风速的时程曲线。对模拟风谱和目标风谱的功率谱特征进行比较,验证了模拟结果的合理性、有效性,并通过对总风速的合成和转换得到了风荷载的时程曲线。2.建立了常用的索桁架体系和单层平面索网体系点支式玻璃幕墙的有限元计算模型。应用通用有限元计算软件ANSYS对模型进行计算:通过模态分析,得到了点支式玻璃幕墙的自振频率;通过风荷载作用下的时程分析,得到了幕墙玻璃表面最大应力、幕墙最大顺风向位移(挠度)和拉杆(索)最大应力。通过改变幕墙的玻璃面板厚度、拉杆(索)截面积、拉杆(索)预拉力和压杆长度等参数,研究幕墙动力性能的影响因素和增强幕墙抗风能力的方法。3.以南京国际展览中心点支式玻璃幕墙为算例,对实际工程设计方案和本文提出的改进设计方案两种工况下的幕墙受力性能进行分析和比较,得出了改进方案下的幕墙受力性能更好、结构的抗风能力更强的结论,验证了以上的研究成果。同时本算例分析的过程为今后的玻璃幕墙设计工作提供了参考。
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