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高层住宅剪力墙结构优化研究

作　者: 赵健生
导　师: 刘瑛
学　校: 青岛理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 楼层刚度 高层建筑 结构优化 SATWE 剪力墙合理布置
分类号: TU398.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


近年来,剪力墙结构越来越多的应用到高层建筑中,特别是大中城市。高层建筑投资大,建设周期长,对其进行优化设计以期获得最优结构方案并节约投资,一直是结构工程师所努力追求的。《高层建筑混凝土结构技术规程》对剪力墙的布置原则、计算方法和构造要求等做了相应的规定,但是这些规定尚不够详细,实际操作性差,目前设计者主要依据长期的设计经验对结构进行优化。工程界的管理体制和设计取费标准(按造价或按面积取费)使人们缺乏追求优化设计的动力,而设计者出于工程安全或施工进度等方面的考虑采取相对保守的设计方案。剪力墙的数量及其布置是影响到结构安全和经济合理的关键因素之一:剪力墙的数量布置过少,会使结构太“柔”,产生较大的侧向变形,致使结构不能满足生产和生活的要求,甚至会发生倒塌等;若配置过多,使得结构刚度过大,周期太短,会加大地震力,又会影响建筑的使用功能,增加材料用量,造成经济上不必要的浪费。因此对剪力墙结构进行优化研究具有一定的实际应用价值。剪力墙的数量和布置极大地影响着剪力墙的力学特性,也决定着剪力墙结构是否经济。本文结合青岛某小区高层住宅剪力墙结构实例,运用常用的有限元分析软件SATWE进行建模,对高层剪力墙结构进行了优化设计,对优化前后模型的动力特性、位移变形、内力特性等方面进行了分析研究,主要结论如下:1.变部分“一字型”剪力墙为“T形”或“L形”剪力墙能减小结构顶部水平位移及层间位移角,提高结构的整体刚度。2.剪力墙过多,虽然有较强的抗震能力,但由于刚度太大,周期太短,地震力要加大,不仅使上部结构材料增加,而且带来基础设计的困难。3.剪力墙的布置应均匀、分散、对称和沿周边。应对中设置在梁、柱轴线平面内。剪力墙应两个方向同时布置,数量要基本接近,以便使两个方向的自振周期接近。

全文目录


摘要  8-9
Abstract  9-11
第1章 绪论  11-15
  1.1 问题的提出及意义  11-12
  1.2 高层建筑的发展概况  12-13
  1.3 高层建筑结构优化发展现状  13
  1.4 结构优化发展存在的问题  13-14
  1.5 本文的基本工作  14-15
第2章 剪力墙结构设计的一般理论及分析软件  15-27
  2.1 剪力墙相关结构的研究  15-16
    2.1.1 一般剪力墙结构  15
    2.1.2 短肢剪力墙结构  15-16
  2.2 常用三维空间有限元分析软件介绍  16-22
    2.2.1 TAT-空间杆系结构分析与设计软件  17-18
    2.2.2 SATWE-空间结构有限元分析软件  18-19
    2.2.3 ETABS软件  19-20
    2.2.4 SAP2000软件  20-22
  2.3 优化设计理论  22-25
    2.3.1 约束优化  23
    2.3.2 非线性规划  23-25
  2.4 规范中的有关要求  25-27
第3章 高层剪力墙结构优化模型的优化设计  27-54
  3.1 剪力墙结构优化的原则  27
  3.2 结构概况及特点  27-31
    3.2.1 结构概况  27-31
    3.2.2 结构特点  31
  3.3 有限元程序和参数的选取  31-33
    3.3.1 有限元分析程序的选取  31-32
    3.3.2 模型计算参数的选取  32-33
  3.4 结构优化模型的建立  33-36
    3.4.1 优化前的结构模型  33-35
    3.4.2 优化后的结构模型  35-36
  3.5 模型优化的结果分析  36-52
    3.5.1 动力特性  36-39
    3.5.2 变形情况  39-45
    3.5.3 内力特性  45-52
  3.6 小结  52-54
第4章 高层剪力墙结构优化控制因素研究  54-71
  4.1 结构概念设计  54-55
    4.1.1 以承载力、刚度、延性为主导的结构概念设计  54-55
    4.1.2 剪力墙结构的设计概念  55
  4.2 优化结果分析  55-71
    4.2.1 模型的建立  55-58
    4.2.2 模型计算结果的分析  58-71
第5章 剪力墙结构优化的经济性设计  71-75
  5.1 房地产企业结构成本控制的方法分析  71
  5.2 结构经济性优化实例分析  71-72
  5.3 结构经济性优化措施  72-73
  5.4 本章小结  73-75
第6章 结论与展望  75-77
  6.1 结论  75-76
  6.2 展望  76-77
参考文献  77-81
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作  81-82
致谢  82

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 组合结构 > 框架、剪力墙结构
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