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强风作用下索膜结构瞬态动力响应分析 　　摘要：本文研究索膜结构在强风作用下的瞬态动力响应，针对强风在短时内脉冲式激励的特点，根据Davenport谱模拟生成强脉动风荷载，进行结构脉动瞬态动力响应分析。为增加结构稳定性，提出结构应采取相应抗风加固防护措施，并对索膜结构改进前后进行对比分析，做出数据统计并分析其特性，对索膜结构振动进行谱密度分析并得出有益结论。 　　关键词：索膜结构；瞬态动力响应分析；强风作用 　　Abstract: This paper study strongwind-induced transient dynamic response analysis of cable and fabric structure.Aiming at strongwind’s pulsant invigorative characteristic in short time,from Davenport chart I simulate strong pulsant wind load,and analyse pulsant transient dynamic response.In order to increase stability of structure,I put forward that structure should been adopted correspond resistant wind reinforce defendable measure,and put up parallel analysis between original structure and advanced structure.From statistical average data,I analyse structure movement’s characteristic,and I put up chart density analysis of cable and fabric structure and draw some conclusion. 　　Key words:cable and fabric structure；transient dynamic response analysis；strong wind-induced 　　中图分类号：P425.4+7文献标识码：A 文章编号： 　　0引言 　　 索膜结构质量轻、刚度小、跨度大，属于风敏感结构。近年来，我国南方沿海一带城市频繁遭受强热带风暴影响，周围城市频繁遭遇台风袭击，城市建筑在强风作用下遭受某种程度破坏，索膜结构在强风作用下结构发生较大变形，结构局部发生剧烈振动，严重时会造成上掀撕裂破坏和颤振失稳破坏，目前对于索膜结构在强风作用下的破坏机理、动力响应控制方法、结构设计方法的研究工作正成为热点问题。 　　 本文针对强风激励特性，根据Davenport谱模拟生成强风脉动风荷载，对索膜结构进行瞬态动力时程响应分析，根据所得时程响应曲线做出分析，针对结构变形过大，振动剧烈破坏现象，采取抗风加固措施对原始结构进行改进，并对索膜结构改进前后对瞬态动力时程对比分析。 　　1索膜结构风工程及动力响应分析理论 　　1.1热带气旋 　　 热带气旋是阳光照射海面，水汽上升，热低压区??稳定的高压区气压差产生空气流动，由于平衡产生相互补充的力使之成为螺旋状流动，直径可达600~1000公里，漩涡中心为“风眼”。 　　1.2瞬态动力响应分析 　　 瞬态动力学分析结构的运动特性，包括各种运动或爆破等问题的分析。瞬态动力分析又称为时间历程分析，用来确定结构在随时间变化的荷载作用下的动力响应，可以用它来分析随时间变化的位移、应变、应力以及外荷载随意组合所产生的结构响应。 　　 瞬态动力学求解的基本运动方程 　　 (1) 　　其中M为质量矩阵；C为阻尼矩阵；K为刚度矩阵；为节点加速度向量；为节点速度向量；u为节点位移向量；F(t)为力向量。 　　 和静力学分析方程不同的是，方程中多了质量矩阵和阻尼矩阵，并且引入了位移矢量微分项，对于任意时刻t，方程组可以看作是添加惯性力和阻尼的静力学平衡方程。ANSYS采用New-mark时间积分方法在离散的时间点和空间网格上求解方程组(1)。瞬态动力学可采用完全法、缩减法、模态叠加法进行求解，本文采用完全法进行瞬态动力响应求解。 　　1.3谱分析 　　 谱分析是将模态分析的结果与一个已知的谱联系起来计算结构的位移和应力的方法。这里的谱是谱值（通常是位移）与频率的关系曲线，它反映了时间-历程载荷的强度和频率信息。谱分析不同于瞬态动力分析的是确定结构在随机荷载或者随时间变化复杂的荷载（例如风荷载）作用下的动力响应。