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张弦结构索力测试方法与工程试验研究

建筑结构 2023年第19期53卷 108-114,102页

作者：秦杰鞠竹柳明亮吴金志建筑安全与环境国家重点实验室/国家建筑工程技术研究中心北京100013 华北科技学院建筑工程学院廊坊065201 陕西省建筑科学研究院有限公司西安710082 北京工业大学空间结构研究中心北京100124

在索振动频率和索力计算理论研究的基础上,提出针对短粗索和多跨索的多阶频率索力测试方法。多阶频率法有两种算法,一种基于优化算法,一种基于有限元法。基于优化算法的多阶频率法,通过实测不少于未知参数个数的多阶频率,对建立的考虑... 详细信息

在索振动频率和索力计算理论研究的基础上,提出针对短粗索和多跨索的多阶频率索力测试方法。多阶频率法有两种算法,一种基于优化算法,一种基于有限元法。基于优化算法的多阶频率法,通过实测不少于未知参数个数的多阶频率,对建立的考虑弯曲刚度的振动频率超越方程进行优化求解,可以确定任意弹性边界条件拉索的索力。基于有限元法的多阶频率法,通过建立多跨索振动模型,利用计算表格代替优化算法操作选择最接近真实值的索力,可以对复杂索结构进行分析。通过黄河口模型试验厅和农业展览馆两个实际工程,分别对基于优化算法和基于有限元法的多阶频率法的适用性进行验证。结果表明,提出的多阶频率法可以将索力偏差控制在10%以内,满足工程应用的精度要求,可以为张弦结构索力测试和施工技术研究提供技术支撑和参考。

关键词：多阶频率优化算法有限元法短粗索多跨索张弦结构

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温州机场张弦结构非张拉建立预应力施工技术

建筑钢结构进展 2022年第3期24卷 105-112页

作者：周国军刘中华俞福利苏英强浙江精工钢结构集团有限公司浙江绍兴312030 浙江力维数智建筑科技有限公司浙江绍兴312000

张弦结构由上弦刚体、下弦柔性拉杆及其之间的刚性撑杆构成。异形张弦梁钢拉杆非张拉建立预应力施工技术,即在张弦梁安装阶段对上弦刚体进行预变形处理,并调节钢拉杆的长度,再通过卸载临时支撑,上弦刚体回弹,在撑杆的作用下钢拉杆被动受... 详细信息

张弦结构由上弦刚体、下弦柔性拉杆及其之间的刚性撑杆构成。异形张弦梁钢拉杆非张拉建立预应力施工技术,即在张弦梁安装阶段对上弦刚体进行预变形处理,并调节钢拉杆的长度,再通过卸载临时支撑,上弦刚体回弹,在撑杆的作用下钢拉杆被动受拉,从而为张弦梁建立预应力,临时支撑的卸载过程即为张弦梁的加载过程。实施该方法之前先进行全过程施工模拟计算,施工过程中进行应力-应变监测,施工完成后对钢拉杆进行内力检测。结果表明,该施工技术的力学原理成立,操作简便,内力转换高效,精度满足要求,对类似工程具有参考意义。

关键词：张弦结构钢拉杆非张拉预应力施工技术

曲率模态参数法在张弦结构定量损伤识别中的研究和应用

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工业建筑 2022年第10期52卷 71-77页

作者：朱岩蒋青桔陕西建工控股集团有限公司陕西华山路桥集团有限公司西安710016 重庆业典园林工程有限公司重庆408200

针对目前张弦结构损伤识别动力检测只能定性判断的问题,提出能够定量识别的曲率模态参数法。以改进的曲率模态绝对差和曲率模态变化率为损伤识别指标,判断结构损伤位置,定量诊断损伤程度。以某体育馆大跨张弦梁结构为研究对象,建立ANSY... 详细信息

针对目前张弦结构损伤识别动力检测只能定性判断的问题,提出能够定量识别的曲率模态参数法。以改进的曲率模态绝对差和曲率模态变化率为损伤识别指标,判断结构损伤位置,定量诊断损伤程度。以某体育馆大跨张弦梁结构为研究对象,建立ANSYS有限元模型,通过降低结构单元弹性模量模拟多种损伤工况,对损伤指标进行有效性验证。结果表明:仅获取低阶模态振型数据,采用改进的曲率模态绝对差指标能精准判断上弦构件损伤位置,曲率模态变化率指标能较精确识别上弦构件和下弦拉索损伤程度,方法简便,成本较低。

关键词：张弦结构曲率模态损伤识别有限元分析损伤定位损伤定量

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建筑学视角下张弦结构的形态表现研究

建筑学视角下张弦结构的形态表现研究

作者：赵彦卿北京建筑大学

学位级别：硕士

张弦结构作为一种预应力结构,在结构性能、技术以及审美表现中都体现出其结构的优势,是近十年来大跨度结构中研究最多、发展最快的结构体系,体现出广泛的应用前景。但在设计与实践中,常常出现不重视结构形态的表现,不能充分体现其结构... 详细信息

张弦结构作为一种预应力结构,在结构性能、技术以及审美表现中都体现出其结构的优势,是近十年来大跨度结构中研究最多、发展最快的结构体系,体现出广泛的应用前景。但在设计与实践中,常常出现不重视结构形态的表现,不能充分体现其结构所具有的艺术特质,只是在符合力学逻辑的基础上,在现有的形式中进行选择,导致结构形态的同质化。因此,为研究张弦结构建筑设计的多样化,在建筑学的视角下,针对张弦结构的形态表现展开研究。理论层面,梳理张弦结构的结构特质和形态表现之间的关系,为具体的研究分析奠定基础。实践层面,在具体的研究中,搜集大量国内外的案例并进行深入解读,总结归纳张弦结构的形态表现方法,为之后的研究分析提供丰富的素材,也为其今后的设计创作提供一定的参考。采用文献研究法、案例研究法、类型学方法和跨学科研究法进行研究。首先,归纳总结张弦结构的发展历史、力学原理、结构类型等,并梳理结构形态表现的相关理论;其次,在张弦结构构件基本形式和结构组合关系分析的基础上,梳理其结构的形态构成方法;最后,分析张弦结构的形态技术表现和艺术表现,总结归纳其结构的形态表现方法。将所涉及的研究内容分为五个部分:第一章为绪论,主要阐述了背景、研究现状、概念、研究目的、意义、方法等;第二章为基础理论研究,归纳总结了张弦结构和形态表现的相关理论,指出从技术表现和艺术表现两方面对其结构的形态表现进行研究,整体完善了张弦结构在建筑学领域的相关理论研究;第三章为结构的形态构成研究,从结构构件层面和结构组合层面,总结了张弦结构的形态构成方法,拓展张弦结构形态表现的思路与视野,推动其结构形态的多样化发展;第四章从技术表现层面,总结归纳了其结构形态与适用空间、与其他物质体系的结合以及经济技术条件三方面的内容,为其结构的形态表现提供技术支持;第五章从艺术表现层面,研究了其结构形态的造型表现、空间表现与诗意呈现三方面的内容,为其结构的形态表现在设计和实践中提供参考和依据。

关键词：张弦结构形态表现技术表现艺术表现形态构成

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基于振动测试的张弦结构拉索索力识别

振动与冲击 2016年第23期35卷 148-152,184页

作者：李素贞 LAPUERTA Enrique Cavero 同济大学土木工程学院上海200092 Polytechnic University of Catalonia Universitat Pol itecnica de Catalunya Barcelona Spain

张弦结构的拉索索力识别对拉索甚至整个结构的性态鉴定和可靠性评估具有重要意义。针对张弦结构中拉索索力识别应用,选取了5种基于振动测试的解析方法——3种传统的索力实用计算公式和2种新发展的边界不确定的索力识别方法,比较分析了... 详细信息

张弦结构的拉索索力识别对拉索甚至整个结构的性态鉴定和可靠性评估具有重要意义。针对张弦结构中拉索索力识别应用,选取了5种基于振动测试的解析方法——3种传统的索力实用计算公式和2种新发展的边界不确定的索力识别方法,比较分析了不同方法的优点和不足之处,探讨了索的边界条件、抗弯刚度和长细比的影响,确立了各种方法的适用范围和使用条件。分析结果表明:传统索力实用计算公式仅在边界条件比较明确(简支或固定)的情况下适用;当拉索的边界条件不确定时,宜采用Euler梁方法和Timohenko梁方法进行索力识别;当拉索的长细比<20时,宜采用Timohenko梁方法;弦理论、Shimada方法和Zui方法必须采用局部模态;Euler梁方法和Timohenko梁方法既可采用局部模态,也可采用整体模态。

关键词：索力识别张弦结构振动测试

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平面张弦结构粘弹性阻尼器振动控制研究

工程力学 2021年第12期38卷 57-72页

作者：韩庆华曹馨元刘铭劼中国地震局地震工程综合模拟与城乡抗震韧性重点实验室(天津大学) 天津300350 滨海土木工程结构与安全教育部重点实验室(天津大学) 天津300350 天津大学建筑工程学院天津300350

该文针对采用粘弹性阻尼器替换平面张弦结构跨中撑杆的振动控制方法,开展理论分析和数值仿真研究,揭示其振动控制机理,阐明振动控制效果。推导了上弦节点静力位移公式并推广至动力分析,结合撑杆动力学方程,揭示了粘弹性阻尼器替换平面... 详细信息

该文针对采用粘弹性阻尼器替换平面张弦结构跨中撑杆的振动控制方法,开展理论分析和数值仿真研究,揭示其振动控制机理,阐明振动控制效果。推导了上弦节点静力位移公式并推广至动力分析,结合撑杆动力学方程,揭示了粘弹性阻尼器替换平面张弦结构跨中撑杆振动控制耗能机理以及阻尼器刚度系数K与阻尼系数C对结构耗能效果的影响规律,依据耗能最大原则提出了实现最佳减振效果的阻尼器参数取值依据和方法。基于该文提出的刚度系数与阻尼系数取值方法,针对跨度60 m、100 m的张弦梁结构开展了粘弹性阻尼器替换张弦梁结构跨中撑杆参数化数值仿真。由参数化仿真可知,结构峰值加速度、峰值位移和峰值索内应力最大减振效果分别可达42.58%、30.54%和39.05%。减振结构可以满足结构安全以及正常使用需求。证明了粘弹性阻尼器替换平面张弦结构跨中撑杆是有效的振动控制方法,验证了该文提出的振动控制机理的有效性和阻尼器参数取值方法的适用性。

关键词：张弦结构振动控制粘弹性阻尼器耗能机理阻尼器参数

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撑杆失效对张弦结构抗连续倒塌性能的影响

建筑结构学报 2015年第6期36卷 78-85,100页

作者：蔡建国朱奕锋冯健涂永明东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京210096 东南大学国家预应力工程技术研究中心江苏南京210096 中国京冶工程技术有限公司北京100088

根据张弦结构的受力特点,假定张弦结构为两端受有集中力的弹性连续梁进行分析,得到撑杆失效后上弦截面内力的最大值,给出防止张弦结构发生上弦局部破坏和撑杆连续破坏的充分条件。分别以张弦桁架和张弦梁结构为研究对象,分析撑杆失效对... 详细信息

根据张弦结构的受力特点,假定张弦结构为两端受有集中力的弹性连续梁进行分析,得到撑杆失效后上弦截面内力的最大值,给出防止张弦结构发生上弦局部破坏和撑杆连续破坏的充分条件。分别以张弦桁架和张弦梁结构为研究对象,分析撑杆失效对张弦结构抗连续倒塌性能的影响。研究结果表明:撑杆失效后索的应力变化很小,但撑杆失效导致相邻撑杆的内力增加均远大于原撑杆内力的50%,这一方面是因为相邻撑杆承担荷载增加,另一方面是由于动力放大效应,最终导致相邻撑杆的内力增加较多;上弦刚度越小,上弦对撑杆的依赖性越大,由于动力放大效应,撑杆失效的影响越明显。

关键词：张弦结构撑杆动力分析连续倒塌

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基于应力比值法的张弦结构动力放大系数研究

建筑结构学报 2015年第1期36卷 116-126页

作者：蔡建国朱奕锋江超冯健东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室国家预应力工程技术研究中心江苏南京210096 中国京冶工程技术有限公司北京100088

在结构连续倒塌分析中,可通过荷载动力放大系数将静力荷载进行放大,从而间接模拟结构的动力响应。目前国内外相关文献中关于动力放大系数取值的观点不同。对于空间结构,杆件失效后剩余结构容易出现塑性;塑性程度对动力放大系数影响较大... 详细信息

在结构连续倒塌分析中,可通过荷载动力放大系数将静力荷载进行放大,从而间接模拟结构的动力响应。目前国内外相关文献中关于动力放大系数取值的观点不同。对于空间结构,杆件失效后剩余结构容易出现塑性;塑性程度对动力放大系数影响较大,使得动力放大系数具有不确定性。提出采用应力比值法研究张弦结构的动力放大系数,其过程为:在设计荷载组合下控制结构不同的平均应力比值,得到不同构件截面大小的结构模型,然后对这些模型进行动力放大系数的分析。为了充分研究动力放大响应,分别定义了弹性位移动力放大系数、弹塑性动力放大系数和荷载动力放大系数。分析结果表明:对于张弦结构,弹性动力放大系数最大不超过2.0;由于塑性的发展,弹塑性动力放大系数有可能超过2.0。荷载动力放大系数取2.0比较保守;建议索破坏时荷载动力放大系数取1.6~1.8,其他重要构件破坏时荷载动力放大系数取1.3~1.5。

关键词：张弦结构连续倒塌动力放大系数应力比值拉索

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基于模态参数的铁路站台张弦结构损伤识别

铁道工程学报 2017年第7期34卷 84-90页

作者：余自若孙振亚张明波安明喆北京交通大学北京100044 中国冶金科工股份有限公司北京100028

研究目的:随着铁路客运站规模的不断扩大,为使站台的使用空间增加,我国很多铁路站台使用无站台柱式的大跨度雨棚,张弦结构因具有优异的受力性能而在无站台柱式雨棚中有着广阔的应用前景。因此,对服役中的铁路客运站张弦结构损伤状况进... 详细信息

研究目的:随着铁路客运站规模的不断扩大,为使站台的使用空间增加,我国很多铁路站台使用无站台柱式的大跨度雨棚,张弦结构因具有优异的受力性能而在无站台柱式雨棚中有着广阔的应用前景。因此,对服役中的铁路客运站张弦结构损伤状况进行识别、预测损伤后的极限承载力具有十分重要的意义。研究结论:(1)建议以频率变化率FRC_i和正则化频率变化率NFRC_i作为站台张弦结构体系的损伤识别参数;(2)建议以NFRC_1作为张弦结构的桁架损伤定位参数,以NFRC_2作为撑杆和拉索损伤定位参数,以FRC_3作为预应力损失识别参数;(3)给出了不同部位损伤后结构模态参数FRC_i与相对极限承载力k之间的关系;(4)本研究结果可为铁路站台张弦结构的损伤识别和极限承载力评估提供参考。

关键词：铁路站台雨棚张弦结构频率变化率损伤识别极限承载力