抗风索张弦拱桁架结构抗静风性能研究.pdf免费

第十届全国现代结构[程学术研讨会 抗风索张弦拱桁架结构抗静风性能研究 白正仙1田帅1许巧云2 2中国石油天然气管道工程有限公司065000) fl北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京100124。 提要：本文首先通过比较有无抗风索的张弦拱桁架的抗风反应，证实布设抗风索的有效性：其次计算比较了配重法、锚固 法及抗风索法三种抗风措施的抗风效能，研究内容为设计采Hj各抗风方案提供有益参考；最后研究讨论了抗风索布 设高度对整体结构抗风性能的影响规律，为该结构实际应用打下必要的理论基础。 关键词：抗风索张弦拱桁架抗风 一、引言 近年张弦拱桁架以其良好的受力性能、便捷的施工及美观的造型在大跨屋盖结构中得到较多应用。当 张弦拱桁架承受重力荷载等方向向下的荷载时，结构位移也向下，下弦高强索发挥预应力及抗拉性能高等 优点，结构受力性能良好；但当承受风吸力等反向荷载作用时，结构可能会产生较大的反向位移，下弦索 松弛，结构逐步退化为拱桁架，刚度削弱较大。所以张弦拱桁架用于风载较大地区时，必须采用抗风措施。 配重法、锚固法及抗风索法是目前在张弦拱桁架中采用的抗风措施。配重法通常在张弦拱桁架桁架杆 中灌注水泥砂浆等材料，人为加重屋盖重量来抵减风荷载。增大屋盖自重，不仅加大下部结构负担，从抗 震角度考虑，也是不利的。锚固法在张弦拱桁架跨问通过布设锚固索方式增加约束，抗风效果好但对室内 空间使用有一定的影响。抗风索法是在上弦之上再布设抗风索(或杆)，风载小时，抗风索不起作用，但随 风吸力增加，风索参与工作，提高结构刚度，并延缓下弦索的松弛。所以抗风索方案是能保持整体结构自 平衡特性和较轻自重的良好抗风措施。 本文在证实抗风索措施有效性基础上，计算比较了三种抗风措施的抗风效果，并探讨了抗风索布设高 度对抗风性能的影响。 二、抗风反应分析 通过比较布设抗风索和未布设抗风索两种方案的抗风反应，评价抗风索方案的有效性。 (一)计算模型 计算模型是参考广州国际会议展览中心张弦桁架结构及文献【l～21建立。计算跨度为126．6m,各构件截 面尺寸、下弦索预应力及相关有限元单元选定均见文献【2】，采用Q345钢材，切线模量取为0．03E，E为钢 材的弹性模量。 抗风索张弦拱桁架是在张弦拱桁架上部布设抗风索，模型见图I，2。中部抗风索撑杆高度取为2．5m。 体型系数取为0．8，风压高度变化系数取为1．0。风荷载通过在上弦各节点作用竖直向上集中力方式施加， 因上弦节间距为5m，拱桁架间隔为15m，风载分项系数为1．4，风振系数取为1．3和2．0时相应节点风载 集中力与基本风压转换关系见表l。 工业建筑2010增刊 第十届全国现代结构T程学术研讨会 表1节点集中风载与基本风压转换关系表 集中风载 7．50 lO．88 13．9l 21．13 26．25 57．01 74．3l 100．26 (1州) 基本风压 陀=1．30．14 0．20 0．25 O．39 0．48 1．04 1．36 1．84 (kN／m2) 陀=2．00．09 0．13 0．17 0．25 0．3l 0．68 0．88 1．19 图1抗风索张弦拱桁架侧视图 图2抗风索张弦拱桁架轴测图 图3锚固法张弦拱桁架 (二)计算结果与讨论 对有抗风索和无抗风索两种方案通过ANSYS软件进行了考虑几何及物理非线性的计算分析。通过计 算发现，无抗风索方案在风荷载为57kN时计算发散，即达到极限承载状态，而有抗风索方案，在施加风 于拱桁架上和下弦跨中处(见图1)