现役网架结构杆件特性的分析与测试摘 要近十余年来，我国大跨空间结构取得了迅猛的发展，工程实践的数量较多，空间结构的形式趋向多样化，相应的理论研究和设计技术也逐步完善。网架结构作为成熟的大跨度空间结构型式， 其受力性能良 好， 节省材料等优 点己为工程界所公认。 但是在网架结构大量应用的同时， 也发生网架杆件受环境及使用功能的影响其特性发生改变以 致出现一些网架倒塌的工程事故。本文总结工作应力测试和损伤检测的各种方法及其优缺点， 并从局部杆件振动测试法着手，对现役网架结构杆件特性进行了 分析与测试。首先对不考虑轴力影响的弹性支座 E u l e r - B e m o u l l i 梁的固有频率进行了推导，并用自编程序进行了数值法求解，同时分析了剪切变形和转动惯量( T i m o s h e n k o 梁) 对频率的 影响。然后分析了 轴力对梁弯曲 振动固有频率的影响， 用微分方程推导了 考虑轴力 的弹性支座E u l e r - B e r n o u l l i 梁弯曲振动频率求解过程。 并用自 编程序进行了数值求解。 分受拉和受压两种情况推导了螺栓球节点杆件的支座抗弯刚度， 对影响频 率的各影响参数轴力N 、 惯性矩I 、 支座弯曲刚度k , = 肠和支座竖向刚度k s = k a 进行了敏感性分析。本文还讨论了结构测试的相关技术: 激励方式的选择; 锤击激励的优点: 锤头的材料和质量的选取;时域模态识别的原理。结合上述理论推导， 本文进行了实际网架结构的杆件激振测试。 使用锤击法和悬挂沙袋法进行激励，测量频率的仪器为随机信号与振动分析系统 C R A SQ L - 1 0 8 信号分析系统。将频率实测值与计算值进行比较， 同时进行了误差分析。 对由实测频率求解轴力N和惯性矩1 的可能性进行分析， 得出如下结论: 轴力随着频率误差的变化 十分明显， 而惯性矩随频率误差的变化不很明显。因此， 在现有频率测试精度条 件下， 很难由实测频率求得真实轴力，但可以由实测频率求得真实的惯性矩。论文最后对上述研究内 容及成果作了 简单的总结， 并指出 进一步研究的方向和具体巫待完成的工作。关键词:弯曲振动频率;数值法求解;支座刚度:激励测试ANAL YS I S AND TES T F OR P ERF ORMANCES OFTHE M EM BERS I N EXI S TI NG S P ACE TRUS SABS TRACTL a r g e s p a n s p a c e s t r u c t u r e s i n c h i n a h a v e d e v e l o p e d r a p i d l y d u r i n g t h e p a s t t e ny e a r s . T h e n u m b e r o f p r a c t i c a l e n g i n e e r i n g i s l a r g e , t h e s h a p e o f s p a c e s t r u c t u r e s t e n d s t o b e d i v e r s e , a n d t h e c o r r e s p o n d i n g t h e o re t i c a l r e s e a r c h a n d t e c h n i q u e o fs t r u c t u re d e s i g n g r o w u p g r a d u a l l y .A s a m a t u re l a r g e s p a n s p a c e s t r u c t u r e t y p e , t h e s p a c e t r u s s h a s t h e a d v a n t a g e s o f n i c e r s t ru c t u r a l c a p a b i l i t y a n d t h e s a v i n g o f t h e s t u ff w h i c h a r e w i d e l y a c c e p t e d b y c iv i l e n g i n e e r s . B u t w i t h t h e w i d e r u t i l i z a t i o n o f t h e t ru s s ， s o m e c o l l a p s e s i n t h ee n g i n e e r in g o c c u r b e c a u s e o f t h e v a r i a t i o n o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e t ru s s m e m b e r u n d e r t h e i n fl u e n c e s o f t h e s u r r o u n d i n g s a n d t h e s e r v i c e f u n c t i o nV a r io u s w a y s a n d a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f w o r k i n g s t r e s s t e s t a n dd a m a g e d e t e c t i o n a re s u m m a r i z e d i n t h i s p a p e r . A n d e m b a r k in g o n m e m b e r s v i b r a t i o n t e s t i n g , a n a ly s i s a n d t e s t f o r t h e p e r f o r m a n c e o f t h e m e m b e r s i n e x i s t i n g s p a c e t ru s sa re c a r r i e d o u t .F i r s t , n a t u r a l f r e q u e n c y o f E u l e r - B e rn o u l l i b e a m w it h e l a s t i c b e a r i n g a n d w i t h o u t t h e a x i a l f o r c e i s p u t f o r w a r d . A n d n u m e r i c a l m e t h o d i s u s e d t o s o l v e t h e e q u a t i o n b ya p r o g r a m d e s i g n e d b y t h e a u t h o r , a n d t h e i n fl u e n c e s o f s h e a r i n g d e f o r m a t i o n a n d r o t a t o ry i n e r t i a ( T im o s h e n k o b e a m ) o n f r e q u e n c y a r e a n a l y z e d .A n d t h e n t h e i n fl u e n c e o f a x i a l f o r c e o n n a t u r a l fr e q u e n c y o f fl e x u r a l v i b r a t i n gb e a m i s a n a l y z e d . N a t u r a l f r e q u e n c y o f E u l e r - B e rn o u l l i b e a m w i t h e l a s t i c b e a r i n g w it h a x ia l f o r c e i s p u t f o r w a r d b y d i ff e r e n t i a l e q u a t i o n . A n d t h e n u m e r i c a l m e t h o d i su s e d t o s o l v e t h e e q u a t i o n 勿 a p r o g r a m d e s i g n e d b y t h e a u t h o r . F l e x u r a l s t i ff n e s s o f s u p p o rt s o f m e m b e r s w i t h b o l t e d s p h e r i c a l j o in t i s p u t f o r w a r d f o r t e n s i l e m e m b e r sa n d c o m p re s s i v e m e m b e r s , t h e s e n s i t iv i t i e s o f p a r a m e t e r s i n fl u e n c i n g t h e f r e q u e n c y s u c h a s t h e a x i a l f o r c e N , t h e i n e rt i a l m o m e n t 1 , t h e fl e x u r a l s t i f f n e s s o f s u p p o rt s k l =k 2 , v e rt i c a l s t i ff n e s s o f s u p p o rt s k 3 = k 4 a r e a n a ly z e d .R e l e v a n t t e c h n o l o g y o f s t ruc t u r a l t e s t i s a l s o d i s c u s s e d i n t h i s p a p e r , s u c h a s t h es e l e c t i o n o f e x c i t i n g m e t h o d s , t h e a d v a n t a g e o f h a m m e r i n g t e s t , t h e c h o o s e o f t h eh a m m e r m a t e r i a l a n d m a s s , t h e t h e o ry o f m o d e l p a r a m e t e r i d e n t i f i c a t i o n .C o m b in i n g w i t h t h e t h e o ry a b o v e , th e i m p u l s e e x c i t i n g t e s t o f m e m b e r s ine x i s t i n g s p a c e t ru s s i s c a r r i e d o u t in t h i s p a p e r . T h e e x c i t i n g m e t h o d i s h a m m e r i n g t e s ta n d h a n g i n g s a n d b a g , t h e a p p a r a t u s o f f r e q u e n c y m e a s u r i n g a r e t h e r a n d o m s i g n a l a n dv i b r a t i o n a n a l y