辐射式张弦梁结构动力特性初探

辐射式张弦梁结构动力特性初探

摘要：根据工程实例，结合实际应用的节点和连接方式，进行三维有限元建模，采用sap2000瞬态时程动力分析模块，应用hiber-huges-taytor(hht)法方法对辐射式张弦梁结构的线性时程分析进行了初步研究，得到了ei-centro波激励下的顶点位移和结构水平剪力的时程曲线，进一步研究了hht法系数的取值不同对时程曲线的影响程度，研究结果表明在地震波的激励下结构的时程曲线性质基本相同，在激励时间内表现稳定，结构的抗震性能良好；结构x方向的位移和剪力建立大于y方向的位移和剪力；hht法中的系数对计算有一定的影响程度，在应用此法进行结构的时程分析时，要试算其影响程度，以消除对结果的影响，以满足工程设计的要求。

关键词：辐射式张弦梁，线性时程分析，动力特性，hht法

中图分类号：k928.78

abstract: according to the project, combined with the actual application nodes and connection mode,

three-dimensional finite element model, the sap2000 transient dynamic analysis module, the application of hiber-huges-taytor ( hht ) method was studied for the analysis of linear structure of zhang xianliang radiation type, time history curves of displacement and structure of horizontal

shear ei-centro waves excitation was obtained, the impact of further research on the value of different time history curves of hht coefficients, results show that the curve of properties and structure in seismic wave excitation is basically the same, was stable in the excitation time, the structural seismic performance is good; displacement and shear structure in x direction of displacement and the shear strength of y direction; coefficient of hht method in the calculation of the influence of some, in the application of the process structure, will try to eliminate its influence degree, influence on the results, in order to meet the requirement of engineering design.

keywords: radiation zhang xianliang, linear time-history analysis, dynamic characteristics, hht method

随着我国建筑技术的进步和不断发展，对空间结构尤其是大跨

度空间结构的需求越来越多。张弦梁结构作为一种新型的预应力钢结构形式，是一种新型大跨度空间结构体系，对现代建筑的影响尤为深远。本文以龙口市会展中心x区辐射式张弦梁屋面结构为研究对象，对辐射式张弦梁结构的线性时程分析进行了初步研究，总结

了这种结构形式的动力特性，对张弦梁结构的推广和应用具有重要的意义。

图1工程效果图

工程概况

工程2007年6月开工，现已投入使用。效果图如图1，结构平面布置图如图2，建筑面积约517平方米，屋面围护结构为玻璃幕墙，张弦梁通过铰接点与下部主体混凝土结构连接。结构由12榀张弦梁组成，自中央环梁向四周辐射式布置弧形拱梁，每榀之间的夹角30°。单榀计算简图详图3，环向通过环梁连接。单榀张弦梁跨度25.4米，上弦拱梁、环梁、撑杆均采用圆管截面，拱梁和拉索找形全部为二次抛物线的形式，矢跨比和垂跨比均为0.035。钢材，钢丝索抗拉强度。

图 2辐射式张弦梁屋面钢结构布置图

图 3 单榀结构图

1.1 拱梁与下部结构的节点

拱梁两端铰接于支座节点环梁上。支座节点做法为利用十字交叉板与底部预埋件连接，分别简化为固定铰支座和滑动铰支座，如图4所示。拉索一端为锚固端，一端为张拉端，如图5、6所示，两端均与环梁的支座节点异形板连接，

图4.1 固定铰支座图4.2 滑动铰支座

图5支座节点图

图6.1 拉索固定端详图图6.2拉索张拉端详图

1.2 撑杆节点

撑杆一端铰接于环梁上，一端与拉索通过连接板连接，模型中此节点简化为铰接。节点简图如图7。

图7拉索与撑杆连接节点

2有限元建模

2.1 基本假定

为简化计算，在分析时采用了以下基本假定：

1、将索和拱梁均离散为索段和梁段，每段按照直线处理；

2、材料符合虎克定律；

3、拱梁与索之间撑杆是连续的 ,即把拱梁与索之间的离散力简化为连续分布的作用力 ,并假定这些连续撑杆是刚性的 ,不考虑其轴向变形；

4、曲梁的曲率半径与截面高度之比ｒ/ｈ≥5,符合小曲率构件假设；

5、仅考虑小垂度和竖向荷载作用；

6、索为完全柔性的，通过将索局部坐标系中的2，3轴抗弯和抗扭属性设置为0.01释放弯矩；

7、撑杆两端释放。