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平面单层预应力索网作为支撑结构使建筑具有通透性,能满足建筑效果较高要求,因此在国外应用己经非常普遍,而在国内应用才处于开始阶段。有关这种结构的静力研究、风振研究和抗震性能己经取得了一些成果,但缺少对平面单层预应力索网椭圆及矩形边界均布荷载下索网方程的讨论,缺乏对平面单层预应力索网椭圆及矩形边界小振幅自振频率、受均布荷载下大变形小振幅振动频率及大振幅振动频率的振动分析,而针对其风荷载及其风振响应的研究却不够成熟。本文以北京中关村文化商厦平面单层预应力索网结构这一工程实例为研究对象,对其变形形状及振动频率进行分析;应用Mat 1ab编写AR法风速模拟程序得到模拟风荷载,根据模拟风荷载对结构进行时程分析:根据施工过程详细阐述张拉过程及测控索力方法。具体包括以下几方面内容:
(1)对结构进行静力分析,了解平面单层预应力索网结构的基本力学性能。在静力分析中,根据迦辽金变分原理对索网在均布荷载情况下椭圆及矩形边界索网变形形状分析,得到索网在均布荷载作用下的内力情况。
(2)对平面单层预应力索网结构椭圆及矩形边界小振幅自振频率、受均布荷载下大变形小振幅振动频率及大振幅振动频率进行研究,认识平面单层预应力索网振动基本特性。
(3)采用AR法模拟风速时程编写Matlab程序,针对中关村文化商厦单层平面大尺度预应力索网,将索网简化分块得到相应的风速时程曲线,模拟谱和目标谱吻合良好,说明本文采用的随机过程模拟理论是可靠的,风速时程曲线的计算机仿真模拟程序是正确的、有效的。根据模拟的风荷载对结构进行时程分析,得到索网位移及内力时程曲线。
(4)索网施工张拉过程中对于相对柔性边界要考虑后张拉索对已张拉索内力产生影响并且要合理安排施工张拉顺序,通过中关村文化商厦的施工张拉顺序及施工张拉方法,介绍索张拉方法及索力测试方法:张拉过程中利用油压千斤顶的油表读书控制,张拉完成用索测力仪和振弦法测索力校核,三者吻合良好。