r - The Hong Kong Polytechnic University

4.2 主 动 控 制 力 分 析
图 12 给 出 了 第 1~4 组 杆 件 对 应 控 制 力 的 平 均 值 ( 图 中 ,F C 为 控 制 力 ,m 为 杆 件 数 )。 可 以 看
出 , 由 于 结 构 对 称 , 风 荷 载 也 基 本 对 称 , 同 一 组 杆 件 对 应 的 控 制 力 基 本 相 同 , 特 别 是 当 杆 件 控
制 力 水 平 越 大 时 , 同 组 杆 件 不 同 杆 的 控 制 力 离 散 性 越 小 , 第 4 组 杆 件 各 杆 的 平 均 控 制 力 虽 然 出
现 了 一 定 的 波 动 , 但 仍 保 持 在 同 一 水 平 。 此 外 , 在 不 考 虑 控 制 力 数 量 的 前 提 下 , 可 以 看 出 脊 索
的 控 制 力 大 于 斜 索 , 内 圈 索 的 控 制 力 大 于 外 圈 索 。 图 13 给 出 了 第 一 组 杆 件 中 1 号 杆 ( 对 应 节
点 17、18) 的 控 制 力 时 程 曲 线 , 控 制 力 峰 值 为 90.10 kN, 仅 为 杆 件 承 载 力 的 7.9%, 可 见 张 力
结 构 只 需 很 小 的 控 制 力 即 可 达 到 较 好 的 控 制 效 果 , 这 与 文 献 [5] 中 的 结 论 相 同 。
F C /N
7 x 104
6
5
4
3
第 一 组
第 二 组
第 三 组
第 四 组
F C /N
10 x 104 1 号 杆
9
8
7
2
6
1
0
-1
1 16
m
32
图 12 第 1-4 组 杆 件 各 杆 平 均 控 制 力
5
4
0 10
t /s
20 30
图 13 1 号 杆 控 制 力 时 程
4.3 拉 索 和 压 杆 内 力 分 析
为 保 证 索 穹 顶 结 构 具 有 一 定 的 初 始 刚 度 , 在 荷 载 作 用 之 前 按 照 可 行 自 应 力 模 态 施 加 了 一 定
水 平 的 预 应 力 , 该 预 应 力 应 该 保 证 结 构 在 荷 载 作 用 之 后 不 出 现 索 的 松 弛 , 并 保 证 一 定 的 稳 定 性 。
由 于 对 索 穹 顶 而 言 , 每 组 杆 件 受 力 基 本 相 同 , 本 文 在 第 1~7 组 杆 件 中 , 每 组 取 一 根 杆 件 考 查 主
动 控 制 过 程 中 各 杆 件 的 内 力 变 化 。 各 杆 控 制 前 后 内 力 峰 值 和 均 值 数 据 如 表 3 所 示 。`
由 表 3 可 以 看 出 , 与 初 始 预 应 力 水 平 相 比 , 结 构 无 控 时 , 第 1、3、4 组 的 杆 件 轴 力 平 均 值
分 别 增 大 了 11.23%、24.98%、3.74%, 第 2、5 组 的 杆 件 轴 力 平 均 值 分 别 降 低 了 10.45%、7.09%,
而 第 6、7 组 竖 杆 的 轴 力 没 有 变 化 。 结 构 施 加 主 动 控 制 之 后 , 各 组 杆 件 轴 力 均 值 与 初 始 预 应 力
分 布 相 差 无 几 , 可 见 主 动 控 制 对 轴 力 增 大 的 杆 件 起 到 了 减 小 轴 力 的 作 用 , 而 对 轴 力 减 小 的 杆 件
起 到 了 增 大 轴 力 的 作 用 , 从 而 使 杆 件 轴 力 维 持 在 初 始 预 应 力 的 水 平 。
组 号
预 应
表 3 控 制 前 后 各 杆 内 力 比 较 (kN)
结 构 无 控
结 构 受 控
力 最 大 值 最 小 值 均 值 最 大 值 最 小 值 均 值
1 285.0 337.1 303.08 317.1 292.8 279.1 285.6
2 235.4 252.9 164.6 210.8 253.5 216.0 235.8
3 138.1 211.6 128.4 172.6 153.6 124.8 140.0
4 470.1 520.1 459.1 487.7 485.0 457.3 470.4
5 2210.9 2141.8 2054.1 2103.3 2264.0 2144.2 2207.4
6 -439.7 -439.7 -439.7 -439.7 -439.7 -439.7 -439.7
7 -132.3 -132.3 -132.3 -132.3 -132.3 -132.3 -132.3
图 14、15 给 出 了 第 2 组 ( 脊 索 ) 和 第 3 组 ( 斜 索 ) 的 轴 力 时 程 ( 图 中 ,F 为 杆 件 轴 力 )。
可 以 看 出 , 主 动 控 制 降 低 了 第 3 组 杆 件 的 轴 力 而 增 大 了 第 2 组 杆 件 的 轴 力 。
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