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Kiewitt型弦支穹顶结构自振特性研究
Kiewitt型弦支穹顶结构自振特性研究
摘要：Kiewitt型弦支穹顶结构是一种常用的大跨度钢结构，对其自由振动特性的研究对于工程设计和结构优化具有重要意义。本文结合实例分析了Kiewitt型弦支穹顶结构的自振特性，综合考虑了结构的结构类型、几何尺寸、材料弹性模量等因素对结构振动特性的影响，并提出了设计建议。
关键词：Kiewitt型弦支穹顶结构、自振特性、结构参数。
1、简介
Kiewitt型弦支穹顶结构是钢结构中常用的一种形式，具有大跨度、高刚度、重量轻等优点，因此被广泛应用于体育场馆、展览馆、火车站、码头等场所的设计中。结构的自由振动特性是影响结构性能的重要因素，对于工程设计和结构优化具有重要意义。
2、Kiewitt型弦支穹顶结构的结构特点
Kiewitt型弦支穹顶结构的结构特点主要包括以下几个方面：
（1）由多个等跨度的钢桁架组成，钢桁架之间通过吊杆或钢缆相互连接。
（2）结构朝向一般为长轴方向，通常采用截面尺寸相同的钢管作为桁架杆件。
（3）Kiewitt型钢结构属于大跨度空间结构，一般采用刚度大、重量轻的组合钢材质量较轻，强度较高，刚度较大，适于大跨度结构使用。（4）Kiewitt型钢结构的形式丰富，采用不同的姿态和长度的钢桁架，可以构成多种形态的自由屋盖，从而实现对建筑功能方面的需求。如上海地铁1号线大场站就采用了Kiewitt型弦支穹顶结构。
3、Kiewitt型弦支穹顶结构的自振特性分析
Kiewitt型弦支穹顶结构的自振特性是指结构在没有外力作用下由自身振动引起的共振现象，其振动特性主要包括振幅、频率、振动类型等。
3.1结构类型对自振特性的影响
不同类型的结构对自振特性的影响不同。钢结构为刚性结构，其自振频率一般较高。而在结构振动频率与外界激励频率接近时，容易发生共振现象。
在实际设计中，为了减小自振频率，使结构更加稳定，可以采用以下措施：
（1）增大结构自重和结构刚度。
（2）增加钢结构桁架截面积的大小。
（3）采用一些干扰剂和维护措施来减小结构共振时的干扰。
3.2几何尺寸对自振特性的影响
钢结构的自振频率与结构几何尺寸有关，其中关键的因素是桁架的几何尺寸和跨度。最通用的模型是假设桁架质量分布是均匀的，并由等跨度的桁架所构成的连续梁。
在实际设计中，桁架截面尺寸的大小对自振特性有很大影响，当截面积越大时，振动频率越低，自振特性越不容易产生共振。
3.3材料弹性模量对自振特性的影响
在所述的Kiewitt型弦支穹顶结构中，弹性模量对结构的自振特性有着很大的影响。较高的弹性模量会使得结构刚度增加，自振频率降低，从而提高抗震性能和稳定性。
4、Kiewitt型弦支穹顶结构自振特性的设计建议
在Kiewitt型弦支穹顶结构的设计中，为了保证结构的自振特性，需要综合考虑结构的结构类型、几何尺寸、材料弹性模量等因素，同时还需要采取以下的措施：
（1）选用钢材弹性模量较高的钢材构造桁架。
（2）增大各桁架的截面积，提高各桁架的刚度和稳定性。
（3）桁架的跨度增加时应适当增大单元的截面积。
（4）采用一些隔音措施，减少结构自振时的干扰和噪声。
5、结论
Kiewitt型弦支穹顶结构是常见于建筑工程的结构形式，对于其自振特性的研究具有重要意义。根据研究结果，建议在实际工程设计中，应综合考虑结构的结构类型、几何尺寸、材料弹性模量等因素，采取适当措施来保证结构的自振特性，从而提高结构性能和稳定性。