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不同锚固方式下楼顶钢塔的动力性能分析

作　者: 樊敏敏
导　师: 马人乐
学　校: 同济大学
专　业: 结构工程
关键词: 楼顶钢塔锚固方式整体阻尼比振型分解法动力响应
分类号: TU391
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 88次
引　用: 2次
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内容摘要

近年来,由于通讯事业的迅速发展,各地出现了许多建于楼顶的钢塔。历次地震震害资料表明,在遭遇强烈地震时,高层建筑顶部突出的钢塔由于显著的“鞭梢效应”,往往产生剧烈振动,很容易破坏。目前国内这种组合结构体系的动力性能研究得较少,也尚无统一的抗震鉴定标准和设计规范可循,所以研究地震作用时楼顶钢塔的动力特性以及钢塔和主体结构间的相互影响作用成为工程实践不断发展提出的迫切要求。本文从结构阻尼理论出发,采用等效粘滞阻尼比来考虑钢塔和主体结构不同阻尼耗能特性的影响,根据能量守恒原理推导出楼顶钢塔和主体结构这两种不同材料组成的组合结构体系的整体阻尼比。从楼顶钢塔与下部结构锚固方式来看,目前主要有自立式和拉线式两种。本文从结构动力学的角度,以振型分解反应谱法为基础,分别对自立式塔架和拉线式塔架与下部主体结构建立多自由度体系的整体计算模型,求解结构的动力特性及响应,并作出比较。分析两种锚固形式下,钢塔和主体结构之间抗震性能的相互影响情况。分析表明,楼顶钢塔的地震作用与地面上的钢塔地震作用相比明显放大,而楼顶钢塔的又可看作一个TMD系统,对结构起到被动控制的作用。本文特别研究了当不能将塔柱直接锚固到混凝土柱中时的解决方法,提出一种新型的楼顶钢塔锚固形式——附着式。通过理论分析,研究其可行性和适用范围;通过与自立式楼顶钢塔比较,分析其地震作用下的动力性能。以工程实例为背景,验证了附着式楼顶钢塔的适用性,并提出锚固点的合理实现形式,供工程设计时参考。

全文目录

第1章绪论  11-16
  1．1 引言  11-12
  1．2 本文的研究意义  12-13
  1．3 国内外研究与应用现状  13-15
  1．4 本文的研究内容  15-16
第2章楼顶钢塔与主体结构的动力计算基本理论  16-34
  2．1 钢塔及主体结构水平振动的动力特性  16-17
  2．2 自立式楼顶钢塔动力模型的建立方法  17-21
  2．3 拉线式楼顶钢塔动力模型的建立方法  21-27
    2．3．1 计算模型  21-23
    2．3．2 纤绳刚度计算  23-27
  2．4 阻尼问题  27-34
    2．4．1 阻尼模型  27-29
    2．4．2 比例阻尼和非比例阻尼  29-31
    2．4．3 楼顶钢塔整体结构阻尼比的计算  31-34
第3章反应谱法分析结构地震效应  34-61
  3．1 模态分析的基本理论  34-36
  3．2 振型分解反应谱法理论  36-41
    3．2．1 基本假定  36
    3．2．2 振型分解反应谱法基本理论  36-38
    3．2．3 反应谱法分析地震作用  38-40
    3．2．4 国内现行规范推荐的振型分解反应谱法  40-41
  3．3 楼顶钢塔动力特性分析  41-61
    3．3．1 计算模型  41-45
    3．3．2 自立式楼顶钢塔的动力性能及地震效应  45-54
    3．3．3 拉线式楼顶钢塔的动力性能及地震效应  54-61
第4章新型楼顶钢塔的锚固方式及其动力性能分析  61-84
  4．1 附着式楼顶钢塔形式的提出  61
  4．2 附着式楼顶钢塔的锚固方式比较  61-65
    4．2．1 计算模型  61-63
    4．2．2 算例分析  63-65
  4．3 附着式楼顶钢塔动力特性分析  65-77
    4．3．1 计算模型  65-66
    4．3．2 附着式楼顶钢塔的动力性能及地震效应  66-74
    4．3．3 附着式楼顶钢塔下伸长度分析  74-77
  4．4 工程实例  77-84
    4．4．1 工程概况  77-79
    4．4．2 设计计算  79-80
    4．4．3 工程实现  80-84
第5章结论与展望  84-86
  5．1 主要结论  84-85
  5．2 展望  85-86
致谢  86-87
参考文献  87-89
个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果  89

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