CFRP索网在竖向脉动风影响下的风振响应

摘要风荷载是索网结构的主要外荷载,也是引起索网结构破坏的主要原因。本文重点对马鞍形CFRP索网结构,以泰州师范学院体育馆为例,在竖向脉动风影响下的风振响应进行研究,得出结论CFRP索网在竖向脉动风影响下,其索段所承担内力比钢索大。

关键词 CFRP索网;脉动风;风振响应

0 引言

索网结构具有质量轻、柔性大、阻尼低等特点,这就决定了索网结构对风荷载十分敏感。风通常由平均风和脉动风组成。脉动风既有水平脉动风速,又有竖向脉动风速。对于像高层建筑结构、高耸结构等,水平分量显然起着决定性的作用,竖向分量只影响竖向轴力,对结构没有什么大的影响,一般可忽略。但是,对于索网结构这样的柔性大跨空间结构来说,情形就大不相同了,因为在水平风力作用下,这些结构的响应垂直于结构表面,接近竖向。而在竖向风作用下结构的响应方向又与由水平风引起的响应方向一致,因而竖向风将增大整个结构的风振响应。因此,本文重点对CFRP索网在竖向脉动风影响下的风振响应进行研究。

1 研究方法

采用线性加速度法进行求解得出所需要的结构响应信息,如结构振动的位移、加速度的均值和均方差等,从而得到索结构的风振响应特性,为进一步研究各参数对风振响应的影响,对所得到的响应时程应该进行统计分析。进行统计分析时,为排除开始阶段对统计结果的干扰,剔除前224个样本点,具体计算公式如下:

…………………………(1)

……………………(2)

式中X表示每个样本点值(即某一个时刻的位移值或应力值),,分别表示响应(位移或应力)的均值和均方差。

2 算例分析

根据以上的理论研究,对马鞍形CFRP索网结构进行风振响应分析,以泰州师范学院体育馆为例,该工程屋盖采用双曲抛物面鞍形索网结构形式,平面形状为近似菱形,对角尺寸为69.6m×67.2m,平面面积约为3 459.5m2。索网悬挂在4根直线形的箱形边梁上,梁截面为1.4m×1.8m,混凝土标号C50。承重索(主索)40束,每束2φj15.24钢绞线,稳定索(副索)41束,每束为1φj15.24钢绞线。索网网格水平投影