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框架—混合筒体结构动力特性研究

作　者: 李建平
导　师: 阎奇武
学　校: 中南大学
专　业: 结构工程
关键词: 钢-混凝土组合连梁框架-混合筒体结构脉动法有限元分析动力特性
分类号: TU973.17
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 114次
引　用: 3次
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内容摘要

钢-混凝土混合结构可以充分发挥钢结构和钢筋混凝土结构二者各自的特长,具备成本低、经济性能好、施工速度快等特点,已逐渐成为我国高层特别是超高层建筑的主要结构形式之一。带钢-混凝土组合连梁的框架-混合筒体结构是一种新型结构。对带钢-混凝土组合连梁的框架-混合筒体结构动力特性进行深入研究,了解结构本身所固有的属性,不仅可为这类结构的设计、相关规程的制定提供依据、并可为进一步推广使用打下基础。论文的研究内容主要包括如下四个方面：1.在该课题已取得的研究成果(组合节点、混合双肢剪力墙)基础上,提出了缩尺为1/5的10层框架-混合筒体整体模型结构的试验方案,利用脉动法测试得到结构相应各测点的加速度脉动时程反应。2.利用专业软件DASP分析试验结果,得到模型结构在有、无配重两种情况下的自振频率(周期)、振型和阻尼比,根据动力相似原则,利用配重后模型结构的动力特性推导出原型结构的动力特性,为新型结构体系提供了现场测试的资料。3.在模型试验的基础上,依据结构动力分析的基本理论,借助大型有限元软件ANSYS,建立原型结构在不同活荷载折减系数下的三维空间有限元分析模型,对结构进行模态分析,提取原型结构的动力特性,将计算结果与试验结果进行比较,确定框架-混合筒体结构在计算地震作用时重力荷载代表值中的活荷载折减系数建议值,分析误差产生的原因,并验证了计算模型和计算方法的正确性和可靠性。4.以本文建立的计算模型为基础,仍利用有限元程序ANSYS分析,改变程序参数讨论四种不同影响因素,即活荷载折减系数、连梁型式、混凝土强度等级、筒体刚度对框架-混合筒体结构的动力特性的影响。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-18
  1.1 概述  8-9
  1.2 混合结构研究现状  9-12
    1.2.1 混合结构发展和应用  9-10
    1.2.2 混合结构高层建筑的结构体系  10
    1.2.3 混合结构理论研究现状  10-11
    1.2.4 混合结构试验研究现状  11-12
  1.3 动力特性研究现状  12-15
  1.4 问题的提出  15-17
  1.5 本文的研究内容和方法  17-18
第二章框架-混合筒体结构模型动力特性试验  18-38
  2.1 工程背景  18-19
  2.2 试件设计与制作  19-29
    2.2.1 模型尺寸的确定  19
    2.2.2 模型相似关系  19-20
    2.2.3 试验模型的设计  20-27
    2.2.4 试件的制作  27
    2.2.5 配重  27-28
    2.2.6 试验材料的性能  28-29
  2.3 试验目的与内容  29
  2.4 测试方法(脉动法)  29-31
    2.4.1 基本原理及流程  29-30
    2.4.2 基本假设  30
    2.4.3 测试注意事项  30-31
  2.5 测试仪器  31-32
  2.6 测试布置  32-34
  2.7 试验过程及测试进度安排  34-35
  2.8 测试结果  35-37
  2.9 小结  37-38
第三章脉动测试的数据处理与分析  38-49
  3.1 数据的检验  38-39
  3.2 数据分析基本方法的介绍  39-40
    3.2.1 固有频率的估计  39
    3.2.2 振型的估计  39-40
    3.2.3 阻尼比的估计  40
  3.3 模型结构的动力特性  40-47
    3.3.1 DASP软件(工程版)简介  41
    3.3.2 模型结构的测试结果处理及分析  41-47
  3.4 原型结构的动力特性  47
  3.5 小结  47-49
第四章框架-混合筒体结构的动力特性分析  49-73
  4.1 引言  49
  4.2 计算方法  49-52
    4.2.1 结构动力学基本方程  49-50
    4.2.2 求解方法  50-52
  4.3 有限元计算模型的建立  52-55
    4.3.1 有限元软件ANSYS简介  52-53
    4.3.2 模型单元  53-54
    4.3.3 材料参数  54
    4.3.4 荷载取值  54
    4.3.5 约束条件  54-55
  4.4 框架-混合筒体结构动力特性的计算结果和分析  55-62
    4.4.1 活荷载折减系数的确定  55-57
    4.4.2 原型结构的动力特性分析  57-62
  4.5 试验与计算结果对比  62-64
  4.6 参数分析  64-71
    4.6.1 不同活荷载折减对框架-混合筒体结构振型的影响  64-67
    4.6.2 不同连梁型式对框架-混合筒体结构振型的影响  67-70
    4.6.3 混凝土强度等级对框架-混合筒体结构振型的影响  70-71
    4.6.4 筒体刚度变化对框架-混合筒体结构振型的影响  71
  4.7 小结  71-73
第五章结论与展望  73-76
  5.1 研究成果  73-74
  5.2 研究展望  74-76
参考文献  76-80
致谢  80-81
攻读硕士学位期间发表的主要论文和科研工作  81

框架—混合筒体结构动力特性研究

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