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拱型波纹钢屋盖结构动力性能的研究状况

采用广义协调元对拱形波纹钢屋盖结构进行了动力特性和地震作用下的动力响应分析,采用的是自己构造的广义协调平板型四边形壳元,推导了在总体坐标下的薄膜单元及板弯曲单元的刚度矩阵和质量矩阵,并考虑了 Rayleigh 阻尼的影响。根据拱型波纹钢屋盖结构的构造特点,将拱型波纹钢屋盖结构简化为空间壳体是切实可行的。

武汉工业大学王小平则以 W666 型银河金属拱型波纹屋顶为研究对象分别进行静力和动力试验,在考虑波纹和残余应力影响的情况下,提出了一种简化模型分析方法,将带有横向波纹的腹板和翼缘均等效成厚度为t的正交各向异性平曲板,并在此基础上采用有限元法对结构进行了静力整体稳定的分析和动力特性分析,通过试验与理论的比较分析,证实了简化模型的可靠性。

北方交通大学杨维国、徐国彬用有限元的方法采用板单元对银河屋顶的自振频率和振型进行了分析,并讨论了其在脉动风荷载作用下的响应,并针对风荷载提出了轻型钢结构在设计中应该注意的问题。

从搜集到的资料来看,国外对拱型波纹钢屋盖结构动力性能的研究基本上没有人做过,国内基本上只有上述几人做过分析。通过他们的研究可以得到:

(1)拱型波纹钢屋盖结构是一种比较柔的结构,表现为自振周期较大,有明显的振型耦合;(2)地震作用下结构最大动力响应发生在结构的 1/4 跨处,水平地震作用比竖向地震作用响应剧烈;

(3)脉动风荷载作用下结构的风振系数在 1.7 左右,以此来演算结构的动力风荷载比较合理。 但是,从研究的方法来看,上述几人的研究基本上是采用壳单元利用有限元的方法对这种结构进行了动力性能的研究;从研究的对象来看,所研究的结构形式比较单一,如王小平只对 W666 型板材、18m 跨结构进行了动力特性分析,而杨维国只对一条跨度 25m,拱高 5m 的 MMR-118 拱型波纹钢屋盖结构进行风振动力响应的验算。而且上述研究都没有对结构进行系统的参数分析,所得的结论不具有广泛的适用性。

 

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