点支式玻璃建筑单层索网体系的动力特性分析

点支玻璃建筑单层索网体系是一种几何非线性较强的柔性张拉结构,其刚度受索中预应力影响较大。目前专门针对该结构动力特性方面的研究尚不多见。阐述了索网这种柔性预应力结构动力特性分析的特点,编写了相应的有限元程序,对索网自振特性的重要影响因素即几何非线性和预应力进行了研究,表明忽略几何非线性会使结构计算结果产生极大偏差。索网的自振频率与预应力呈非线性关系,几何非线性和预应力对索网的自振特性的影响具有协同性。

单层索网体系非线性自振特性研究

刚性结构通常采用“R ay le igh法”的线性化方法近似计算结构的基频,但是单层索网体系属于非线性预应力体系,其自振频率会随着振幅发生变化。通过分析结果表明,当节点质量较大时,用假定惯性荷载的方法计算的误差较大;“R ay le igh法”计算索网频率是基于微幅振动的假定,不能反映其振幅较大时的自振特性。本文采用连续化理论,推导了单层索网体系第一、二阶非线性自振频率近似公式,并将计算结果和瞬态分析结果进行对比,两者吻合较好。非线性自振特性的研究对于单层索网体系在风荷载作用下的响应分析具有十分重要的意义。

点支式玻璃幕墙单层索网体系承载性能试验研究

为了研究索预应力和玻璃刚度对索网幕墙承载性能的影响,参考北京新保利大厦二期工程,进行了1∶10比例的点支式玻璃幕墙单层索网模型试验.试验中分三级对索网进行预应力施加,在各级预应力下以及安装玻璃后施加水平荷载研究索网的承载性能,并和有限元计算结果进行对比.试验结果表明:水平荷载越大,增加索网预应力对降低索网变形的作用相对越小;考虑玻璃刚度减小了索网变形和索内力,对索网幕墙的承载性能有所贡献.

中央开槽箱形断面斜拉桥的涡激振动试验与分析

为研究斜拉桥采用中央开槽箱形断面时抑制主梁涡激振动的气动措施,以港珠澳大桥江海直达船航道桥为背景,对其主梁节段模型进行涡激振动试验,并结合CFD方法分析对主梁采取3种不同气动措施(增设不同开孔率的底板、改变腹板角度和增设导流板)的有效性。分析结果表明:增设开孔底板可以有效地控制主梁涡激振动的发生,但存在一个最佳底板开孔率;改变腹板角度可以改善主梁涡激振动的性质,但是作为单独的涡激振动控制措施并不很理想;在主梁腹板两侧设置导流板是抑制主梁涡激振动的最有效措施。

单层平面索网结构风振响应的几何非线性特性研究

单层索网体系具有刚度小,质量轻,阻尼小等特点,对风荷载较为敏感,目前对该结构体系风振响应分析的相关研究很少,我国现行幕墙规范相关设计方法也不完善,深入研究索网结构的抗风性能显得尤为迫切。本文以线性自回归模型模拟脉动风速,采用随机模型时程分析方法计算索网的风振响应,探讨考虑不同脉动风速空间相干函数对分析结构风振响应的影响,着重研究在3种索网分析模式下的动力时程响应特征,以及在静力荷载作用下索网的非线性程度,分析结果表明:采用与风频率相关的空间相干函数进行索网的响应分析更合理;索网在平均风荷载作用下达到平衡位置后,在脉动风荷载作用下的非线性程度较弱,可以近似作为线性结构处理,因此可以平均风荷载作用下的平衡位置作为基准,采用频域方法分析单层平面索网的风振响应,这为下一步系统地研究点支式幕墙单层平面索网结构的抗风设计方法奠定基础。

玻璃及节点约束对单层索网承载性能的影响

点支式玻璃幕墙单层索网体系中,玻璃通过连接件和索网结构相连,参与支承结构的受力,本文利用ANSYS有限元软件建立玻璃和索网共同工作的模型,研究玻璃刚度及节点约束对单层索网承载性能的影响,并结合相关试验和计算结果对有限元计算模型进行验证.结果表明:考虑玻璃作用降低了索网幕墙的位移和索力,对索网承载性能有利;节点约束能力越强,玻璃的贡献越大.

单层平面索网幕墙结构的风振响应特性分析

建筑幕墙单层平面索网结构属于风敏感结构,目前对该类结构风振响应的相关研究很少,有必要深入开展其抗风性能的研究。以索网在平均风荷载作用下到达的新平衡位置为基准,采用频域法对其风振响应特性进行研究,主要分析了组合振型的选择、模态间的耦合效应等问题对索网结构风振响应的影响。分析结果表明,对单层索网结构进行风振响应分析宜考虑模态间的耦合效应;索网的第一阶模态在所有模态中占较大比重;对索网结构起主要贡献的振型集中分布在低阶模态区域内;采用部分低阶振型组合计算索网的响应与时域结果吻合较好,能满足工程精度要求。

玻璃刚度及节点约束对点支式玻璃单层索网动力特性的影响

目的研究玻璃质量和刚度及节点约束对单层索网动力特性影响.方法编写了有限元程序求解索网的自振频率.通过单层索网安装玻璃前后频率的比较,分析了玻璃的质量和刚度对自振特性的贡献大小,并研究玻璃和索网节点之间4种节点约束对自振频率的影响.结合北京新保利大厦二期单层索网体系模型的动力特性试验与有限元计算值进行对比分析.结果玻璃质量和刚度对频率变化影响趋势相反,同时节点约束对自振频率具有一定影响,有限元模型与试验结果吻合良好.结论一般情况下,玻璃质量影响大于其刚度影响.玻璃较厚时,其质量和刚度对频率影响的变化幅度大于较薄的情况;对于单层平面索网,节点的平动约束模式对自振频率影响不大,而考虑玻璃胶的扭转约束则对其有一定影响.拉压弹簧的节点约束模式计算结果与试验值较吻合.

单层平面索网幕墙结构的实用抗风设计方法研究

通过对比建筑结构等效静力风荷载研究的主要分析方法,结合单层索网结构的风振响应特性,采用第一阶振型惯性力近似表达脉动风对应的等效风振力,推导了单层索网结构等效静力风荷载的解析表达形式,并给出了相应的荷载风振系数的显式表达式。分析过程中引入了一些重要参数简化计算,如引入调整系数来考虑更精确的多阶振型组合效应以及索网的几何非线性因素的影响;引入转换系数来反映由于采用与频率无关的相干函数代替与频率相关的相干函数所导致的偏差等。在单层索网幕墙结构的工程常用参数范围内,采用较合理的计算方法,如正交设计方法,对这些参数进行了系统分析,提出了可供工程设计参考实用抗风设计方法。工程算例分析表明,该文的抗风设计方法与动力分析结果吻合较好。

玻璃幕墙中主体结构对单层索网结构风振响应的影响研究

点支式玻璃幕墙单层平面索网结构是一种较典型的风敏感结构,目前对在风荷载作用下,索网结构与主体结构的相互作用问题的研究甚少。采用随机模拟时程分析方法,通过改变主体结构特性、索网结构特性及两者的相对位置关系等多种方式,研究索网结构和主体结构共同工作时的风振响应特性,并与索网单独受力时的风振响应进行对比。分析结果表明,索网和主体结构的风振响应特性存在显著差异,在常见的工程应用参数范围内,主体结构对索网自身的风振响应影响程度较小,因此,对索网结构进行风振响应分析时可以不考虑主体结构的影响。

某玻璃采光顶支承结构设计与施工过程模拟分析

在玻璃建筑中,单层索网用于屋面采光顶时很难做到大空间,因为水平布置的单层索网采光顶很难满足大跨度对刚度的要求。结合北京某建筑玻璃采光顶支承结构方案,提出一种多次杂交的结构支承体系,即单层索网+张弦梁杂交支承结构,以提高单层索网在其面外的刚度,然后对单层索网、张弦梁及杂交整体支承结构体系的设计指标进行了研究。另外,对本工程施工全过程进行模拟分析,包括张弦梁的安装、单层索网拉索的张拉、玻璃的安装等。

玻璃对单层索网动力响应的影响

为保证玻璃与与索网的协同变形,建立包含玻璃面板、索网、爪件、密封胶的有限元模型,真实反映了单层索网幕墙的传力途径;根据有限元模型,研究玻璃面板对单层索网静力性能和动力特性的影响;在此基础上,考虑索网幕墙周围建筑建立数值风洞,建立流固耦合模型,研究索网玻璃幕墙振动特性;以索网在平均风荷载作用下到达的新平衡位置为基准,采用频域方法计算单层索网风致动力响应。对比分析结果表明:风荷载作用下,索网幕墙主要做受迫振动,振动为窄带过程;玻璃面板有效降低了索网的平均位移和脉动响应。

碳纤维材料单层索网非线性主共振的特性

为了指导碳纤维材料单层索网抗风和抗震设计,采用连续化理论研究了主共振特性。考虑温度变化及几何非线性影响,基于动力学理论建立了碳纤维材料单层索网在外激励作用下的振动控制方程,采用Galerkin原理及KBM法求得了碳纤维材料单层索网的非线性主共振近似解及对应的定解。在把碳纤维单层索网与钢丝单层索网比较的基础上,讨论分析了温度、外激励、谐调参数、外阻尼等因素对单层索网非线性共振的影响。算例表明:轴向刚度相同碳纤维索网抗振性能优于钢丝索网。

考虑温度变化的单层索网幕墙结构固有振动

为研究单层索网幕墙结构固有振动特性,考虑温度变化及几何非线性影响,采用连续化理论导出了单层索网幕墙结构非线性振动方程。利用Galerkin方法及L-P法求出了单层索网幕墙结构固有振动的近似解,并讨论分析了温度的改变量、振幅、初始拉力对单层索网幕墙结构固有振动的影响。算例表明:随着温度的降低,振幅、初始拉力的增大,单层索网幕墙结构振动频率将变大。

考虑温度变化的单层索网幕墙结构非线性振动

考虑温度变化及几何非线性影响,采用连续化理论导出了单层索网幕墙结构非线性振动方程。通过Galerkin方法,将偏微分程转化为常微分方程,并采用L-P法及KBM法对常微分方程进行了求解。以中关村文化商厦平面索网幕墙结构为实例,讨论分析了温度变化、振幅、初始位移、外激励等因素对单层索网幕墙结构非线性振动的影响。算例表明,温度变化对单层索网幕墙结构非线性振动影响较大;单层索网幕墙结构非线性振动呈现"硬弹簧"特性。

单层平面索网幕墙结构非线性分析

针对单层平面索网幕墙结构静力分析的特点,提出了二节点直线杆单元有限元模型。建立了非线性有限元基本方程,利用Newton-Raphson法进行计算,编写了相应的有限元程序。结合实例对索网结构的位移和应力进行了计算分析,并与ANSYS软件计算结果进行了对比,二者吻合较好。分析结果表明此单元模型有较好的精度,能适用于单层平面索网幕墙结构的非线性分析。

点式幕墙单层索网支承体系非线性固有振动

阐述了单层平面索网幕墙结构固有振动特性分析的特点,编写了相应的有限元程序,对索网结构的自振频率进行了计算分析,并讨论了节点质量、拉索截面积、拉索预应力等因素对其自振频率的影响。研究结果表明,单层平面索网幕墙结构自振频率密集,具有较强的非线性。

金成大厦双向单层柔性索网结构玻璃采光顶屋面施工技术应用

金成大厦玻璃屋面采光顶采用双向单层柔性索网结构,南北向长25.2m、东西向宽16m,面积403.2m2,距地高度70.5 m。施工前确定详细的施工工艺并制定切实可行的质量控制措施,保证了工程质量,取得了良好的施工效果。

单层索网玻璃幕墙施工技术研究

本文结合工程经验,首先分析了单层索网玻璃幕墙的施工流程,并从基础测量放线、后置埋件设置与钢结构安装、锚具锚固与拉索夹具安装、荷载试验、玻璃面板安装、耐候胶施注等方面进行了深入探析,尤其对预应力三级张拉结构拉索节点调整及拨接系统精确定位等关键技术进行了深刻思考,旨在为今后其他单层索网玻璃幕墙工程的施工技术应用提供经验和帮助。

轮辐式马鞍形单层索网结构索长和外联节点坐标组合随机误差影响分析

通过随机误差影响分析索长误差和外联节点坐标误差对索力的影响特性,确定合理的误差控制指标.对比了定值分布、均匀分布和正态分布3种索长误差分布模型,分析了环索和径向索的长度误差对索力的影响,探讨了不同索长误差控制标准.计算结果表明,环索力受径向索长误差影响较小,径向索和环向索的索力受环索索长误差影响基本一致.索长误差限值越小,外联节点的安装误差限值越大.各榀外联节点的安装误差限值不同,高处限值比低处小.为满足索力误差不超出±10%的要求,案例工程控制指标为:拉索制作长度误差应不超出索长的±0.01%,低处和高处外联节点沿径向索方向的坐标误差应分别不超出±83和±67 mm.