矩形薄膜結(jié)構(gòu)在沖擊荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)試驗(yàn)研究.pdf

1、隨著社會(huì)的進(jìn)步，土木工程技術(shù)的不斷發(fā)展，各種大跨度空間結(jié)構(gòu)技術(shù)逐漸被應(yīng)用與推廣。膜結(jié)構(gòu)作為大跨度空間結(jié)構(gòu)中的一種，在公共建筑領(lǐng)域中扮演者重要的角色，既給人類(lèi)提供了寬敞舒適的室內(nèi)空間，又最大限度地與自然環(huán)境相融，既滿(mǎn)足了人類(lèi)對(duì)建筑藝術(shù)的追求，又降低了成本，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。但是，膜結(jié)構(gòu)的自重輕、剛度小和跨度大的特點(diǎn)，使其對(duì)外部荷載的反應(yīng)特別敏感，容易發(fā)生振動(dòng)，甚至可能導(dǎo)致工程事故。所以，研究建筑薄膜在風(fēng)、雨、冰雹和風(fēng)卷殘物的沖擊作用的振

2、動(dòng)特性，掌握其一般規(guī)律，對(duì)合理地進(jìn)行建筑膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工和維護(hù),防止和減少膜結(jié)構(gòu)工程事故等具有重要意義。
　　本論文選取了三種實(shí)際工程中常用的建筑薄膜材料，設(shè)計(jì)和制作了沖擊荷載施加裝置和雙軸張拉試驗(yàn)架。對(duì)三種膜材試件分別進(jìn)行八個(gè)張力級(jí)別的雙軸等荷張拉，采用數(shù)顯式推拉力計(jì)測(cè)量張力變化，同時(shí)對(duì)膜面施加集中和均布沖擊荷載作用，采用非接觸式激光位移傳感器測(cè)得膜面各特征點(diǎn)的位移變化，通過(guò)MATLAB軟件得出了膜面各特征點(diǎn)的振動(dòng)位移時(shí)程曲線(xiàn)

3、、速度時(shí)程曲線(xiàn)和加速度時(shí)程曲線(xiàn)，并計(jì)算出了各工況下膜結(jié)構(gòu)的自振頻率。驗(yàn)證了正交異性矩形薄膜結(jié)構(gòu)在沖擊荷載作用下動(dòng)力響應(yīng)理論的適用范圍；分別討論了預(yù)張力大小、膜結(jié)構(gòu)形狀、膜材彈性模量、沖擊荷載作用方向與膜面夾角大小、沖擊荷載大小、沖擊荷載施加位置這六個(gè)主要因素對(duì)薄膜結(jié)構(gòu)在沖擊荷載下動(dòng)力響應(yīng)的影響。得出的主要試驗(yàn)結(jié)論如下：
　?、?gòu)埨そY(jié)構(gòu)受到的預(yù)張力越大，其剛度和自振頻率越大，最大振動(dòng)頻率為38Hz，在橫向沖擊荷載作用下，膜面的撓度

4、減小，振幅衰減速度越大，膜面振動(dòng)的速度和加速度越大；當(dāng)膜面預(yù)張力為4.0～5.0×103KN/m2時(shí)，膜面振動(dòng)的撓度就趨于穩(wěn)定。
　?、谄矫娉叽缦嘟恼叫魏烷L(zhǎng)形膜結(jié)構(gòu)在沖擊荷載作用下，長(zhǎng)方形膜結(jié)構(gòu)的最大振幅比正方形膜結(jié)構(gòu)的最大振幅大，但它們的整體振動(dòng)趨勢(shì)沒(méi)有較大差異。
　?、蹚埨そY(jié)構(gòu)在同種沖擊荷載作用下，膜材的彈性模量越大，膜面的最大沖擊位移越小。
　?、軓埨そY(jié)構(gòu)受到的沖擊荷載作用越大時(shí)，膜面振動(dòng)的振幅、振動(dòng)速度