考慮支承結構的弦支穹頂動力特性及參數分析

李 峰,李 萌

(西安建筑科技大學 土木工程學院,陜西 西安710055)

0 引 言

1993年,日本川口衛教授(M.Kawaguchi)提出了一種新型空間張弦結構體系—Suspen-dome[1,2]。將索穹頂的柔性上弦用剛性的單層網殼替代,形成了一種弦支穹頂結構體系。該結構體系可有效提高整體結構的剛度和穩定性,改善結構的受力性能。自振特性是結構自身固有的力學性能,它不僅會影響到動力荷載(如地震荷載、風荷載)作用于結構自身的效應,而且可以反映出結構自身的剛度特性,自振頻率可以衡量結構的質量和剛度是否匹配的重要指標。目前的研究一般都將弦支穹頂與下部結構分離開[3],用支座代替下部支承結構,有時很難反映真實受力情況,因此有必要在上部網殼體系和下部支承體系協同工作的情況下,對整體結構的自振特性進行研究。

1 計算理論

由于阻尼對結構自由振動影響較小,所以在分析自由振動,即計算結構的各階自振頻率與振型時,常忽略阻尼項[4]?？傻皿w系自由振動方程為:

將式(3)展開求解,即可得出體系各階頻率值,這樣求頻率即為求特征值問題。求出各階頻率后,分別代入式(2),則可得相應的各階頻率,此法稱為剛度法。由于計算高階代數方程的特征值問題甚為繁復,同時在結構分析時只需知道前數階頻率,所以在實際工程結構自由振動分析時常采用實用分析方法,如矩陣迭代法、瑞利法、瑞利-里茲法、子空間迭代法等。

2 自振特性

本文研究的結構為兩個部分,上部為弦支穹頂結構,下部為鋼柱支承體系?！?br>