幕墙玻璃协同下索网结构自振特性分析

玻璃面板作为构成拉索式玻璃幕墙的重要组件之一，本文通过ANSYS软件对单层索网玻璃幕墙进行了自振特性分析，并参数化研究了拉索、玻璃对整体模型自振特性的影响，得到了对应振型与各阶自振频率。针对单榀拉索玻璃幕墙，考虑玻璃协同对拉索自振特性的影响，运用有限元方法对其单独展开研究。

玻璃面板作为构成拉索式玻璃幕墙的重要组件之一，其不仅起到了外围保护作用，同时也是结构体系关键的传力组件。在进行拉索及结构整体静力和动力特性分析时，玻璃面板的协同作用是不容忽视的重要因素之一。

冯若强[1] [2] [3]运用模型试验和数值模拟的方法，研究了在静力荷载作用下单索幕墙体系中玻璃和拉索的协同工作机理，并通过参数化分析了各种因素对玻璃在体系中发挥作用的影响。此外，建立了一个考虑玻璃和索网协同工作的理论模型，并在动力荷载作用下将这种协同工作分为对结构附加刚度和附加阻尼两部分，这一模型也为后续研究提供了相应的理论框架。张瑜[4]运用ANSYS 软件对单层平面索网玻璃幕墙的风振响应特性进行了有限元分析，通过改变玻璃面板的分割尺寸和厚度参数化分析的玻璃对整体结构体系刚度的贡献，结果表明当玻璃面板属于双向板时，结构体系的刚度和振动频率较低。刘亚申[5]运用SAP2000 对单层平面索网玻璃幕墙进行可自振特性分析， 通过改变玻璃面板的厚度对比分析各个模型前12 阶的自振频率， 结果表明增大玻璃面板的厚度可以增大高阶频率减小低阶频率。

杨晓龙[6]分别建立单层平面索网和单层平面索网玻璃幕墙的有限元模型，通过模态分析得出了前十阶的模态，通过改变玻璃面板的厚度分析了玻璃参数变化对玻–索结构体系动力响应的影响。

对于玻璃协同，大部分研究局限于对玻璃协同工作下索网幕墙整体的静力力学性能，也有部分学者对其动力特性进行了研究，但局限于结构整体，而频率法索力测试的对象是拉索本身，因此玻璃协同对单索振频的影响也不可忽视的。因此，考虑玻璃协同对频率法测试拉索索力的影响需要进一步的研究。

当外界激励作用在幕墙上时，玻璃面板往往也会随着发生振动，激励的位置和大小也决定着玻璃面板的振动程度。在运用频率法对玻璃幕墙拉索进行索力测试时，首先就需要外界激励使拉索产生振动， 这种激励可以是自然激励如风荷载等，也可以是通过人工激励使其发生振动。以单层平面索网玻璃幕墙为例，由于拉索和玻璃面板存在关联性，拉索的振动也会引起玻璃面板的振动，玻璃协同工作同时也会反过来影响拉索的自振特性，因此玻璃协同对自振频率识别影响的研究是很有必要的。

2. 单层平面索网幕墙自振特性分析 2.1. 有限元模型的建立 1) 单元选择 在建立单层索网幕墙有限元模型时需要考虑拉索、爪件以及玻璃面板的共同组合。对索网幕墙的整体建模拉索均采用LINK180 单元， 对于爪件以及玻璃面板的单元分别选择BEAM188 单元和SEHLL63 单元。

2) 计算假定及约束条件 ① 各个组件的材料均处于弹性工作状态，即应力应变满足线弹性；