斜拉立体桁架结构竖向风及水平风作用下分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇斜拉立体桁架结构竖向风及水平风作用下分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：斜拉立体桁架结构是一种造型优美，有着较好结构形式的杂交体系。目前对于此种结构已有学者做了许多研究，但是风荷载部分相对比较空白。对斜拉立体桁架建立模型，模拟其在单独竖向风作用和单独水平风作用两种工况下的风振响应状况，并对其进行分析，得出一些供类似工程参考的结论。

关键词：斜拉立体桁架结构 风速模拟 风振响应

中图分类号：TU242 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）001-009-02

1斜拉立体桁架

斜拉立体桁架是由立体桁架部分、斜拉索和塔柱三部分共同组成，立体桁架的截面形式有三角形、矩形、梯形等多种。文采用正三角形，杆件采用空心管截面。其中空间三角形截面立体桁架构造简单施工方便，因而应用最为广泛。

各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。结构布置灵活，因此所受的静荷载较小，风荷载就成为这种结构的控制荷载。风荷载的强度在时间上和空间上的变化是复杂和多样的，地区、地面条件等外界条件的差异会影响风荷载，结构刚度、建筑物形状等建筑物特征都也会影响结构上的风荷载，以上因素都增加了风荷载的不确定性。另外，风和建筑物之间的作用和反作用也会加剧风荷载在时间和空间上的复杂性和多样性。因此在沿海地区、非地震区或地震设防烈度较低的地区，对风荷载进行细致、合理的设计，对节约工程投资有重大意义。

2模型选择

本文研究模型面板采用镀锌薄钢板，基本风压为0.3KN/m2，恒载0.5KN/m2，活载0.5KN/m2，斜拉立体桁架柱高10米，塔柱高8.3米，桁架尺寸1.5米？5米。

本文立体桁架面共划分为276个单元，377个节点，风速模拟时程10min，步长0.1s，6000子步数。在较好的完成了脉动风的数值模拟与时程动力分析的前提下，减少了计算机资源和人力资源的消耗。本文在风速模拟中应用的参数如下：

考虑地面粗糙度、结构时距、高度、步长等因素。基本风速25m/s，地面粗糙度系数为k=0.005，=0.16，=0.01……时间间隔是=0.1s，时程点数NT=7000，频率分割数是NW=1400。

然后通过节点风压与风速的转换关系将风速换算为脉动风荷载，继而将脉动风荷载作用在结构的计算节点上来进行完全法时程分析，从而可以得出结构在脉动风速下的风振响。

3结论

由表1分析可见，在单独竖向风的作用下，所选各代表点的竖向位移响应与桁架离塔柱的距离有关，距离越远值越大，最边缘处竖向位移相应值为21.3cm，但是结构的水平向的位移响应值却与此距离无明显的关系。位移响应在两个方向变化较快处均集中在节点132到152之间。图1给出了节点182点在10分钟内的位移时程曲线。由表1可见竖向风主要引起斜拉立体桁架结构在竖直方向的位移响应。

由表2可以看出，在单独水平风的作用下，与结构在单独竖向风作用下的结果有明显的区别。结构风振响应在竖直和水平两个方向增幅都比较明显。都随桁架离塔柱的距离的增大而增大，最边缘（节点182）处竖直位移值达22.9cm，而水平位移值达32.4cm。由此得出水平风会引起结构水平和竖直两个方向上的位移。

将表1与表2 对比可以看出，单独水平风作用下的风振响应更加明显，其（水平位移值）较单独竖向风作用下大很多，其（竖向位移值）较单独竖向风作用下相差不大。

故可以认为对于斜拉立体桁架结构，水平风作用是引起结构风振响应的主要因素，在研究中应放到重要的位置上来。在竖向风作用下斜拉立体桁架结构的风振响应较水平风作用较小，可放在次要的位置上。这是因为风是太阳光照射地球时由于不同地区的地理位置差异，所形成的风压力而产生的，因此具有流体的特性。

参考文献：

[1] 孙建琴.大跨度斜拉立体桁架的静动力分析[D].西安：西安建筑科技大学，2006.

[2] 张尧.张拉形温室结构抗风分析与研究[D].昆明：昆明理工大学，2010.