点支式玻璃幕墙索桁架支撑体系的风振响应

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科技的日新月异给我们带来的不仅是生活物质水平的提高,我们的居住环境和居住场所也在不断地发展改变。从过去的窑洞、平房发展到现在高楼大厦,高层、超高层建筑在我们的生活中已随处可见,司空见惯。点支式玻璃幕墙结构的出现正是建筑科技高速发展下孕育而生的产物,美观大气的外表、合理简捷的受力、通透高效的采光让都市的气息更加浓郁,因此点支式玻璃幕墙一经出现就受到建筑师和业主的推捧与青睐。点支式玻璃幕墙结构的支撑体系中,索桁架柔性支撑体系相比刚性支撑体系不但施工简便,而且受力均匀合理、节约材料,所以索桁架支撑体系的应用越来越为广泛。国内外数据统计表明,点支式玻璃幕墙建筑发生破坏的最主要荷载因素是风荷载,风荷载导致幕墙结构发生破坏最常见的就是结构的外围护体系,也就是幕墙的玻璃面板和支撑体系。鉴于此,就很有必要分析点支式玻璃幕墙索桁架支撑体系在风荷载作用下的动力响应。本论文就此问题进行较为系统的分析,具体工作有以下几个方面:1.分析整理相关资料对点支式玻璃幕墙索桁架支撑体系的基本组成、受力特性和存在的问题进行了归纳和总结,包括主动索和被动索的基本概念和受力特点:杆单元和梁单元的变形协调与变形不协调原则等。2.对索桁架支撑体系的动力响应分析做必要的准备工作,即对结构的基本自振特性。本文应用有限元软件ansys对结构的模态进行了分析研究,并计算出结构的前20阶自振频率。最后通过改变结构拉索预应力、拉索直径、撑杆长度、撑杆直径以及玻璃面板尺寸五个参数,分析对改变比参数导致结构自振频率的变化规律。3.本文利用世界上应用最广泛的达文波特谱对风速进行了模拟,通过风速得到风压,最后得到风荷载,并绘制出了风荷载的时程曲线。4.论文最后一部分,应用有限元软件ansys对结构建立模型并施加模拟好的风荷载时程进行结构的风振响应分析,分别得出位于模型角点、边点及中间点的位移时程及应力时程。通过改变结构模型的拉索预应力、拉索直径、撑杆长度及玻璃面板尺寸计算统计出模型的玻璃面板表面最大应力、拉索最大应力以及结构顺风向最大位移(挠度)的变化规律。最后,对数据进行归一化分析,统计整理改变参数对玻璃面板表面最大应力、拉索最大应力以及结构顺风向最大位移改变的影响程度。
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