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膜结构自行车棚损伤情况下的动力特性研究
编辑:山东双天金属制品有限公司   时间:2021-11-09

  据悉,有研究以某膜结构自行车棚为背景,通过定性模型试验和有限元模拟分析,对轮辐索膜结构在损伤作用下的风振、抗震性能和抗倒塌性能进行了深入研究,取得了以下创新性研究成果:

  (1)基于相关有限元模型,分析了辐条索膜结构在损伤作用下的动力特性和抗震性能。结果表明,结构自振频率低,频谱集中,跳频现象不明显,结构动力特性复杂,结构模态质量参与系数与所考虑的振型阶数有关;为保证各方向模态质量参与系数大于90%,建议在反应谱分析中振型应大于140;结构在不同类型地震波作用下的地震反应并无差异。地震分析只能考虑一个地震波,但不同方向和多维联合作用对结构的危害不明显,应予以同等重视;在拉索松弛的情况下,设计地震的内力和位移响应可能会大大降低该区域结构在设计风荷载下的响应。结构设计时,应分别进行地震和风荷载作用下的整体结构内力分析。

  (2)按1:60比例尺定性膜结构自行车棚的模型,进行了静力性能试验和数值分析,得到了结构损伤下的力学响应和响应规律。分析表明,拉索松弛对结构的整体刚度和屈服荷载影响不大,但对结构的限度荷载和耗能能力影响较大;受压环和腹杆的刚度对结构的限度荷载和耗能能力有很大影响。通过准静态分析,得出了上压环、腹杆、下压环与柱之间的合理刚度比:1∶1.2∶1.3∶4.8.

  (3)对定性模型进行了动力损伤试验,对原型结构进行了抗倒塌数值分析,研究了局部拉索失效对结构性能的影响。分析表明,动态测试设备不能准确、灵敏地捕捉结构的密集频率,通过动态特性测试很难监测结构损伤,判断结构损伤的程度和位置;轮辐索膜结构自行车棚主要构件的重要性从小到大依次为悬索、腹杆、下压环、上压环、墩柱、分叉索、棘索、谷索和内环索;重要部件断裂造成的损伤程度由轻到重依次为:1根谷缆断裂、1根棘缆断裂、2根邻谷缆断裂、2根邻棘缆断裂、墩柱断裂、2根邻缆断裂、3根邻缆断裂、内环缆断裂;该结构具有良好的抗连续倒塌能力。重要构件开裂后,可将其承受的荷载迅速转移到相邻构件上,以便越好地将倒塌部分制约在有限区域内;通过采用双索体系、分区设计和多柱墩,可以提高结构的抗倒塌能力。

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