摘要:點支式玻璃建筑單層索網(wǎng)體系是一種新型的柔性支承結(jié)構(gòu)體系，其受力特性在很大程度上依賴于所施加的預(yù)應(yīng)力。該文對新保利大廈二期幕墻工程的單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型的動力特性進行試驗研究，提取了索網(wǎng)在分級預(yù)應(yīng)力下的前三階頻率，并與加玻璃后的情況進行了對比分析。試驗結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)的低階頻率與預(yù)應(yīng)力的關(guān)系基本為近似線性關(guān)系，而高階的非線性程度更明顯，玻璃對結(jié)構(gòu)的剛度有較大提高，試驗與有限元計算結(jié)果比較吻合。
關(guān)鍵詞:點支式玻璃建筑;單層索網(wǎng):動力特性;玻璃
點支式玻璃建筑單層索網(wǎng)體系是近年發(fā)展起來的一種新型的柔性支承結(jié)構(gòu)體系，以其輕盈美觀、通透性好等優(yōu)點得到廣泛的應(yīng)用。單層索網(wǎng)體系屬于柔性張拉結(jié)構(gòu)，具有較強的幾何非線性。但它施加預(yù)應(yīng)力前沒有剛度，結(jié)構(gòu)形狀也不確定，必須施加預(yù)應(yīng)力后才能承受荷載，因此其受力特性在很大程度上依賴于所施加的預(yù)應(yīng)力。目前針對該結(jié)構(gòu)的理論和試驗研究滯后于工程實踐，國內(nèi)的部分學(xué)者結(jié)合一些實際工程(主要是索析架)進行了一定的試驗研究，介紹了相關(guān)的施工工藝。但專門針對這類結(jié)構(gòu)的試驗研究較少，在動力特性方面的研究更少。
本文對新保利大廈二期單層索網(wǎng)體系1:1a的結(jié)構(gòu)模型進行了動力特性試驗，測定索網(wǎng)在三級預(yù)應(yīng)力下的頻率，研究單層索網(wǎng)的頻率和預(yù)應(yīng)力之間的關(guān)系，以及加玻璃后結(jié)構(gòu)頻率的變化。
１．試驗?zāi)Ｐ团c試驗設(shè)備
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結(jié)合新保利大廈二期工程單層索網(wǎng)玻璃幕墻結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計，按照1: 10的比例在清華大學(xué)實驗室建成一輪廓尺寸為9m X6m單層索網(wǎng)的試驗?zāi)Ｐ�，如圖1所示。整個結(jié)構(gòu)由支承鋼框架、索網(wǎng)和地梁等組成。
支承鋼框架高11.04m，由140mm X3mm和80mm X2.5mm方鋼管、25b槽鋼和50mm X4mm角鋼焊接而成。索網(wǎng)尺寸為8.6m X5.5m，是一個由兩根斜主索和通過不銹鋼拉桿與其相連的索網(wǎng)共同支承而形成的三折面體系，如圖2所示。
索網(wǎng)主要構(gòu)件的材料屬性如表1所示。地梁采用混凝土整體澆注而成。
1.2 試驗設(shè)備
試驗中索的預(yù)應(yīng)力采用BH R一型電阻應(yīng)變荷重傳感器監(jiān)測，動力試驗主要裝置為H P 3562A動態(tài)信號分析儀，2635型電荷放大器，以及B & K 4366型壓電晶體加速度傳感器。
2．1 動力特性試驗方法
本文采用ANSYS分別計算索網(wǎng)在三級預(yù)應(yīng)力(將預(yù)應(yīng)力分三級逐級施加，其中滿應(yīng)力狀態(tài)為:主索1,2的內(nèi)力分別為48 kN、32kN，水平及豎索內(nèi)力基本為5. 4 kN)和加玻璃狀態(tài)下的自振頻率及振型。根據(jù)結(jié)構(gòu)在各種預(yù)應(yīng)力下有限元分析結(jié)果，在其前三階振型的最大位移點周圍布置測點，設(shè)計相應(yīng)的測定工況(限于篇幅，不一一列出)。
圖3
圖3所示為一級預(yù)應(yīng)力時的兩個測點布置方案，選擇圖中標(biāo)注的A1(A2)、B1(B2)、C1(C2)節(jié)點作為傳感器布置點，對該方案設(shè)計了種測定工況，如表2所示。
試驗的激振方式為初速度法，本試驗即采用錘擊法施加初速度，錘擊點選擇位置及編號如圖3和表2所示，通過加速度傳感器和電荷放大器將測試信號送入動態(tài)信號分析儀進行分析，分析頻率帶寬取62.5Hz。
2.2動力特性試驗步驟
1))分別在各工況的測點位置按照傳感器的安裝要求，在索節(jié)點上安裝加速度傳感器，如圖4所示;
2))將傳感器通過專用導(dǎo)線與電荷信號放大器相連接，電荷放大器的輸出端與動態(tài)信號分析儀相連接;
3))按照各工況設(shè)計的錘擊點對索網(wǎng)施加初始擾動;
4)將實測信號送入H P3562A動態(tài)信號分析儀進行分析，并讀取自振頻率值。
