[罗忆]点支式玻璃建筑单层索网体系的动力特性.doc

[罗忆]点支式玻璃建筑单层索网体系的动力特性 来源:中国幕墙网收集整理 　作者:* 　日期:2009-3-18 　页面功能 [字体：大 中 小]?[?打印?]?[?投稿?]?[?评论?]?[?啄木鸟?] 　　文章概括 ：点支式玻璃建筑单层索网体系是一种新型的柔性支承结构体系，其受力特性在很大程度上依赖于所施加的预应力。该文对新保利大厦二期幕墙工程的单层索网结构模型的动力特性进行试验研究，提取了索网在分级预应力下的前三阶频率，并与加玻璃后的情况进行了对比分析。试验结果表明，结构的低阶频率与预应力的关系基本为近似线性关系，而高阶的非线性程度更明显，玻璃对结构的刚度有较大提高，试验与有限元计算结果比较吻合。 　　摘要:点支式玻璃建筑单层索网体系是一种新型的柔性支承结构体系，其受力特性在很大程度上依赖于所施加的预应力。该文对新保利大厦二期幕墙工程的单层索网结构模型的动力特性进行试验研究，提取了索网在分级预应力下的前三阶频率，并与加玻璃后的情况进行了对比分析。试验结果表明，结构的低阶频率与预应力的关系基本为近似线性关系，而高阶的非线性程度更明显，玻璃对结构的刚度有较大提高，试验与有限元计算结果比较吻合。　　关键词:点支式玻璃建筑;单层索网:动力特性;玻璃 　　点支式玻璃建筑单层索网体系是近年发展起来的一种新型的柔性支承结构体系，以其轻盈美观、通透性好等优点得到广泛的应用。单层索网体系属于柔性张拉结构，具有较强的几何非线性。但它施加预应力前没有刚度，结构形状也不确定，必须施加预应力后才能承受荷载，因此其受力特性在很大程度上依赖于所施加的预应力。目前针对该结构的理论和试验研究滞后于工程实践，国内的部分学者结合一些实际工程(主要是索析架)进行了一定的试验研究，介绍了相关的施工工艺。但专门针对这类结构的试验研究较少，在动力特性方面的研究更少。　　　本文对新保利大厦二期单层索网体系1:1a的结构模型进行了动力特性试验，测定索网在三级预应力下的频率，研究单层索网的频率和预应力之间的关系，以及加玻璃后结构频率的变化。 　　１．试验模型与试验设备　　1. 1试验模型　　?结合新保利大厦二期工程单层索网玻璃幕墙结构方案的设计，按照1: 10的比例在清华大学实验室建成一轮廓尺寸为9m X6m单层索网的试验模型，如图1所示。整个结构由支承钢框架、索网和地梁等组成。  　　支承钢框架高11.04m，由140mm X3mm和80mm X2.5mm方钢管、25b槽钢和50mm X4mm角钢焊接而成。索网尺寸为8.6m X5.5m，是一个由两根斜主索和通过不锈钢拉杆与其相连的索网共同支承而形成的三折面体系，如图2所示。 　　索网主要构件的材料属性如表1所示。地梁采用混凝土整体浇注而成。 　　1.2 试验设备　　试验中索的预应力采用BH R一型电阻应变荷重传感器监测，动力试验主要装置为H P 3562A动态信号分析仪，BK2635型电荷放大器，以及B K 4366型压电晶体加速度传感器。 2?． 试验方法及试验步骤　　2．1 动力特性试验方法　　本文采用ANSYS分别计算索网在三级预应力(将预应力分三级逐级施加，其中满应力状态为:主索1,2的内力分别为48 kN、32kN，水平及竖索内力基本为5. 4 kN)和加玻璃状态下的自振频率及振型。根据结构在各种预应力下有限元分析结果，在其前三阶振型的最大位移点周围布置测点，设计相应的测定工况(限于篇幅，不一一列出)。 图3 　　图3所示为一级预应力时的两个测点布置方案，选择图中标注的A1(A2)、B1(B2)、C1(C2)节点作为传感器布置点，对该方案设计了种测定工况，如表2所示。 　　试验的激振方式为初速度法，本试验即采用锤击法施加初速度，锤击点选择位置及编号如图3和表2所示，通过加速度传感器和电荷放大器将测试信号送入动态信号分析仪进行分析，分析频率带宽取62.5Hz。 　　2.2动力特性试验步骤　　1))分别在各工况的测点位置按照传感器的安装要求，在索节点上安装加速度传感器，如图4所示; 　　2))将传感器通过专用导线与电荷信号放大器相连接，电荷放大器的输出端与动态信号分析仪相连接;　　3))按照各工况设计的锤击点对索网施加初始扰动;　　4)将实测信号送入H P3562A动态信号分析仪进行分析，并读取自振频率值。 3．试验结果及比较分析　　3. 1试验曲线　　?将通过H P3502A测到的结果数据文件导入计算机，先经L IF软件转为D0 S文件，然后通过63T0SDF软件转换为SD F文件，最后用V正W DATA软件读取数据文件，根据每种工况的结果选取如图5所示的典型功率谱曲线(纵坐标S (f)为加速度功率谱有效值开方取对数处理后的值，横坐标f5为分析带宽频率)进行分析，提取索网