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超高层建筑结构动力特性测试研究及地震反应分析

作　者: 黄瑜
导　师: 张俊发
学　校: 西安理工大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 超高层建筑动力特性原位测试有限元程序 ANSYS 地震反应分析
分类号: TU973.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 362次
引　用: 2次
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内容摘要

结构的动力特性和地震反应分析对于深入了解结构的抗震性能是非常有效的手段,能为结构的设计和性能的评估提供重要依据。在目前所做的此类研究中,对超高层建筑尤其是筒中筒结构动力特性现场测试的例子并不多见,本文主要在这方面开展工作,并进行数值仿真计算,两者进行了比较,得出了一些有益的结论。本文以实际工程项目——陕西省信息大厦为研究对象,通过现场原位测试和有限元数值计算两种不同方法得出该结构的自振特性,将结果进行分析对比,两者吻合较好,并对引起两者差异的原因进行了分析;同时,在动力特性分析的基础之上,进一步对该结构进行了地震反应分析。论文的研究内容和结论主要包括以下几方面:1.通过工程实例研究,做了大量的工作,成功测得了陕西省信息大厦沿两个主轴方向各前四阶平动频率和相应的振型、扭转的前两阶频率和竖向振动的一阶频率,获得了该工程第一手的现场测试资料,为同类建筑物的设计提供了参考也为该建筑日后的安全性评估积累了技术资料,同时还为该建筑的进一步动力分析打下了基础。2.采用大型有限元程序 ANSYS按照结构的实际尺寸建立了计算模型并对其进行模态分析,得出结构相应的频率、振型和振型参与系数。3.将试验和计算结果进行分析对比,两种结果均反映:模型的第一振型为Y方向平动,第二振型为X方向平动,且第一、第二周期相差不大,由此可判断该结构X向的刚度要略大于Y向的刚度,且上部结构的刚度分布比较均匀,结构体系具有良好的整体性能。4.采用振型分解反应谱法进行了结构的地震反应分析,得到结构在X,Y方向对于地震作用的响应,给出了结构各层在地震作用下的变形数值,为结构的进一步抗震分析提供了依据。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-15
  1.1 高层建筑的发展概况  8-9
  1.2 高层建筑计算方法的发展  9-11
  1.3 超高层结构的特点及对其进行动力分析的必要性  11-12
  1.4 有限元法理论  12-13
    1.4.1 有限元法的发展概况  12-13
    1.4.2 有限元法的基本原理  13
  1.5 本文的研究目的及内容  13-15
    1.5.1 本文的研究目的  13-14
    1.5.2 研究方法及内容  14-15
2 工程概况及有限元程序 ANSYS 简介  15-25
  2.1 本文工程概况  15-17
    2.1.1 陕西省信息大厦工程简介  15
    2.1.2 上部结构信息  15-17
  2.2 有限元软件ANSYS 概述  17-21
    2.2.1 ANSYS 软件的发展过程及特点  17-18
    2.2.2 ANSYS 软件功能简介  18-20
    2.2.3 ANSYS 软件的优点  20-21
  2.3 本文计算模型及参数的选取  21
  2.4 本文使用的ANSYS 单元类型  21-25
    2.4.1 BEAM188 单元  21-23
    2.4.2 SHELL63 单元  23-25
3 动力特性原位测试与分析  25-48
  3.1 结构动力特性简述  25
  3.2 进行结构动力特性试验的重要性  25-26
  3.3 结构动力特性原位测试的方法  26-27
  3.4 结构模态参数的识别  27-30
    3.4.1 频率的确定  27-28
    3.4.2 振型的识别  28-30
  3.5 测试仪器及信号处理软件简介  30-31
  3.6 陕西省信息大厦现场原位测试  31-41
    3.6.1 测试仪器  31-32
    3.6.2 测点布置  32
    3.6.3 归一化验证  32-34
    3.6.4 测试进度安排  34-35
    3.6.5 测试结果  35-41
  3.7 测试结果分析  41-46
  3.8 小结  46-48
4 结构动力模态分析  48-59
  4.1 模态分析概述  48-50
    4.1.1 结构动力学基本方程  48-49
    4.1.2 ANSYS 模态分析介绍  49-50
    4.1.3 ANSYS 软件的模态分析过程  50
  4.2 本文的计算模型  50-51
  4.3 结构模态分析的计算结果及分析  51-59
5 测试与计算结果比较分析  59-64
  5.1 动力特性试验与有限元模态计算结果的比较分析  59-62
  5.2 小结  62-64
6 结构地震反应分析  64-72
  6.1 地震反应分析基本理论  64-66
    6.1.1 静力法  64
    6.1.2 反应谱法  64-65
    6.1.3 动力时程分析法  65-66
    6.1.4 本文所采用的地震反应分析方法  66
  6.2 地震反应谱分析  66-71
    6.2.1 地震影响系数的计算  66-67
    6.2.2 地震分析的工况组合  67
    6.2.3 结果分析  67-71
  6.3 小结  71-72
7 结论与展望  72-74
  7.1 本文的研究成果及结论  72
  7.2 展望  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-79
附录  79

超高层建筑结构动力特性测试研究及地震反应分析

内容摘要

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