摘要：模態分析是計算結構阻尼的重要過程，也是風振響應分析的基礎，確定結構的基本振動特性具有重要的意義。本文基于實際工程，通過有限元建模和模態分析，對比不同節點剛度對結構基本振動特性的影響。結果表明剛性模型和半剛性模型差別較大，風振分析中應以半剛性模型進行。

　　關鍵詞：大跨度結構；有限元建模；模態分析

　　1概況

　　某大跨度移動機庫采用索拱架式結構，整體跨度42米，長度70米，由8榀標準索拱架通過半剛性系桿和斜向十字支撐連接組成，半剛性系桿連續布置，斜向十字支撐間隔布置，單榀索拱架結構如圖1，每榀索拱架有6根弧桿通過裝配式節點連接。根據國內為大量研究表明，轉配式節點既不是完全剛接，也不是鉸接，而是介于二者之間的半剛性連接[1][2]。根據該型機庫的結構特點可知，單榀索拱架結構對該型機庫影響很大，一定程度上決定整體結構的基本動力特性。因此本文基于單榀索拱結構進行分析。根據裝配式節點的剛性和半剛性，分別對半剛性模型、剛性模型進行模態分析，提取固有頻率和固有振型。

　　圖1單榀索拱架結構

　　2模態分析結果

　　2.1半剛性模型

　　半剛性模型前10階振型表明，半剛性模型前30階頻率落在0.897Hz和117.260Hz之間，頻率區間跨度較大，并且有多個跳躍點。結構基頻0.897Hz落在自然風的卓越頻率范圍之內，將導致風振響應較大。第1階和第2階分別為單榀索拱架平面內整體橫向振動和豎向振動，第3階之后多為局部振動，其中：第3階振型為單側起拱，拱頂左右分兩跨交錯起伏振動；第4階振型為兩側外鼓，中間下移，拱頂中間與兩側分三跨交錯起伏振動；第5階振型為拱頂分四跨交錯起伏振動；第6-9階振型表現為拱頂單根桿件的振動，可以視為多跨交錯起伏振動；第10階振型為立柱的振動。

　　2.2剛性模型

　　同理對剛性模型進行模態分析，提取前30階模態。結果表明，剛性模型的基頻為1.186Hz，前30階頻率區間跨度較大并且有多個跳躍點。從剛性模型前10階振型圖可見，剛性模型前5階振動形式與半剛性模型前5階振動形式基本一致，6-10階振型與半剛性模型的有所差別，差別主要表現為：1）局部振動中，拱頂的振動反彎點不同；2）剛性模型第9階振型為桿件在索拱平面外的振動，而半剛性模型中第9階振型為平面內的振動。以上兩點不同主要是節點剛度不同而導致的。

　　2.3剛性/半剛性模型基本動力特性比較

　　圖2半剛性和剛性模型頻率差值百分比圖

　　剛性模型與半剛性模型進行比較，分析二者的各階頻率差值百分比，如圖2。結果表明，剛性模型的基頻比半剛性模型基頻高出了32.2%，前5階頻率比半剛性模型都高出了25%以上。說明半剛性模型基頻較低，更接近脈動風卓越頻率，后續風振響應分析中不能忽略節點剛度的影響，應以半剛性模型進行分析。半剛性模型基頻更低，因此風振分析中以半剛性模型為基礎。

　　3結論

　　綜合以上分析結果可見，剛性模型和半剛性模型基本振動特性差別很大，一方面是振型有一定差異，另一方面是頻率差別較大，剛性模型基頻比半剛性模型基頻高出30%，說明半剛性節點對結構影響較大，風振分析中應以半剛性模擬進行。

　　參考文獻

　　[1]丁潔民,沈祖炎.一種半剛性節點的實用計算模型[J].工業建筑,1992,11):29-32.

　　[2]陳劍波,繆宏偉,裘盼盼.采用半剛性節點門式廠房的ANSYS計算[J].安徽建筑,2011,18(6):162-

　　作者鄭欣豪周長根周強