1概述
    張弦桁架鋼結(jié)構(gòu)是由張弦梁鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展而來(lái)的，是由拱桁架、拉索及撐桿組合而成的一種新型的預(yù)應(yīng)力空間鋼結(jié)構(gòu)形式‘1]，近20年來(lái)得到發(fā)展應(yīng)用。它的最大優(yōu)點(diǎn)就是可以通過(guò)對(duì)鋼絲索施加預(yù)應(yīng)力使鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生反拱，從而大大減小鋼結(jié)構(gòu)的撓度；另一方面由于鋼索抵消了拱腳水平推力，充分發(fā)揮了拱形鋼結(jié)構(gòu)的受力優(yōu)勢(shì)和索材的高強(qiáng)度抗拉性能，使鋼結(jié)構(gòu)更加合理，降低了用鋼量。
    張弦立體桁架鋼結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于會(huì)展中心、體育場(chǎng)館以及其他一些與生命相關(guān)的重大建設(shè)項(xiàng)目中，跨度越來(lái)越大。作為重要的公共設(shè)施，它們的安全性受到格外的重視，如何在設(shè)計(jì)和建造階段就使它們具有足夠的抗震能力和合理的安全度，已成為各國(guó)工程界、學(xué)術(shù)界十分關(guān)注的問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的抗震研究具有重大的實(shí)際意義。
2計(jì)箅方法
    關(guān)于張弦桁架鋼結(jié)構(gòu)的抗震分析，主要的研究方法有：傳統(tǒng)規(guī)范的反應(yīng)譜法、時(shí)程分析法和隨機(jī)振動(dòng)分析法‘2 3]。
    反應(yīng)譜法是最基本的方法，目前應(yīng)用也較廣泛，這種方法的實(shí)質(zhì)是將動(dòng)力問(wèn)題轉(zhuǎn)化為靜力問(wèn)題計(jì)算。首先根據(jù)大量統(tǒng)計(jì)得出的地震影響系數(shù)求得鋼結(jié)構(gòu)的每個(gè)振型所對(duì)應(yīng)的等效地震荷載，然后將其作為靜荷載施加到鋼結(jié)構(gòu)上求出各種地震效應(yīng)，并應(yīng)用疊加原理進(jìn)行振型組合。顯然，這種方法概念清晰，計(jì)算簡(jiǎn)便，但是它要求鋼結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)是線(xiàn)彈性的，并且不能精確反映鋼結(jié)構(gòu)在地震過(guò)程中隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程，將它應(yīng)用于強(qiáng)非線(xiàn)性問(wèn)題的張弦桁架鋼結(jié)構(gòu)可能導(dǎo)致誤差。
    隨機(jī)振動(dòng)法比反應(yīng)譜法更精確，比時(shí)程分析法更高效，值得在核電站抗震設(shè)計(jì)中推廣。雖然它在隨機(jī)激勵(lì)場(chǎng)中的理論框架也已經(jīng)建立，但是將其應(yīng)用于地震工程界還是不現(xiàn)實(shí)，除非是對(duì)于只有少數(shù)自由度和支撐的簡(jiǎn)單鋼結(jié)構(gòu)，而且需要按照抗震設(shè)計(jì)規(guī)范所規(guī)定的地震反應(yīng)譜強(qiáng)度計(jì)算出相應(yīng)的隨機(jī)地面加速度當(dāng)量強(qiáng)度功率譜曲線(xiàn)簇，由于在計(jì)算上遇到了很大的困難，最終又退回到用近似的反應(yīng)譜法作為求解隨機(jī)振動(dòng)方程的手段。
    所以，在進(jìn)行非一致輸入地震響應(yīng)的研究時(shí)，以時(shí)程分析法最為常用，它可以彌補(bǔ)上述應(yīng)用反應(yīng)譜法理論的不足。它的假定條件為：地基條件一致，地震波沿地表面以一定速度傳播，鋼結(jié)構(gòu)各支承點(diǎn)處地震波波形不變，只是存在時(shí)間滯后和振幅衰減。它的基本原理是：鋼結(jié)構(gòu)反應(yīng)的總位移分為擬靜態(tài)位移和動(dòng)力相對(duì)位移，前者采用靜力法求解，代人原方程即可求出后者，從而求出總位移。在絕對(duì)坐標(biāo)系下，其運(yùn)動(dòng)方程可表示為：
3地震反應(yīng)的參數(shù)分析
3.1  地震波的輸入
    采用時(shí)程分析法對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震響應(yīng)分析時(shí)，需直接輸入地震波加速度時(shí)程曲線(xiàn)。輸入地震波的確定是時(shí)程分析結(jié)果能否既反映鋼結(jié)構(gòu)最大可能遭受的地震作用，又滿(mǎn)足基于安全和功能要求的工程抗震設(shè)計(jì)的前提。一般認(rèn)為“選波”的原則是：選用的地震波應(yīng)與設(shè)計(jì)反應(yīng)譜在統(tǒng)計(jì)意義上一致，包括地震波數(shù)量和相應(yīng)的反應(yīng)譜特征。這個(gè)原則已經(jīng)在建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中有所體現(xiàn)。本文采用的基本動(dòng)力參數(shù)為：8度，近震。選定一條典型的地震波豎向記錄El Centro波，最大加速度為- 206. 347 cm/s2(0. 98 s)，地震波時(shí)間間隔為0.02 s，持續(xù)時(shí)間取15 s，適合于Ⅱ類(lèi)場(chǎng)地，按照三維輸入，進(jìn)行地震參數(shù)分析。地震波的豎向加速度時(shí)程曲線(xiàn)如圖1所

3.2計(jì)算模型與基本參數(shù)
    鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算模型參考廣州國(guó)際會(huì)議展覽中心屋蓋、哈爾瀆國(guó)際會(huì)議展覽體育中心主館屋蓋等實(shí)際工程，采用穩(wěn)定性好的倒三角形斷面張弦立體桁架，立體桁架的中心線(xiàn)和拉索的軸線(xiàn)形狀均采用二次拋物線(xiàn)。整體鋼結(jié)構(gòu)由6榀同樣的張弦桁架及其支撐系統(tǒng)組成一個(gè)獨(dú)立的屋蓋體系，每榀張弦桁架的中線(xiàn)間距為15 m。鋼結(jié)構(gòu)支座跨度為130 m，矢高為13 m，垂度為8m，一端為固定鉸支座，另一端為滑動(dòng)鉸支座‘4]。桁架截面為倒三角形，寬3 m、高3 m;中部撐桿共lI根，每根間距10 m;側(cè)向桁架支撐共5道作為屋蓋的縱向垂直支撐，除了在兩側(cè)支座及中部設(shè)置外，在1/4跨和3/4跨處各設(shè)置一道；未與垂直支撐相連的上弦節(jié)點(diǎn)布置檁條，間距為5m。
上述縱向支撐體系結(jié)合屋蓋周邊布置的水平支撐體系，使整個(gè)屋蓋體系形成了較大的縱向空間剛度。