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随着张弦梁结构(BeamStringStructure,简称BSS)在我国建筑领域不断得到应用,对其受力机理的研究也已取得一定进展,其中张弦梁结构的静力极限承载力、动力响应等研究热点受到工程技术人员的热切关注。本文即针对这些尚待研究的内容做了以下工作:
1.根据张弦梁的结构特点,建立有限元计算模型,并根据有限元基本理论推导非线性有限元列式,给出求解非线性方程组的一般方法。
2.采用由梁单元、杆单元和索单元组成的混合有限元法对简支和两端固定铰支张弦梁结构进行了静力弹塑性大位移分析,通过跟踪结构在自重类荷载、半跨分布荷载以及风荷载作用下的平衡路径全过程,明确了两种支承条件下张弦梁结构的受力机理,以及撑杆数目、初始几何缺陷、材料弹塑性等因素对结构受力性能的影响,并就各种情况进行了比较,得出了一些有用的结论。
3.运用ANSYS对张弦梁结构的自振振型和频率进行了计算分析,明确了撑杆数目、预应力值和矢跨比等结构参数对张弦梁结构动力特性的影响。
4.在动力特性分析的基础上,对张弦梁结构的地震响应进行了研究。按照我国抗震规范(GB50011-2001)的规定,确定地震加速度时程曲线和地震谱的取用,并导入ANSYS,对张弦梁结构的地震响应进行了时程分析和谱分析,比较了撑杆数目、预应力值和矢跨比等结构参数对结构地震响应的影响,从而给出了结构抗震设计建议。