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《山东大学》 2010年
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钢结构住宅节能复合墙板的振动特性研究与风振分析

马克峰  
【摘要】: 作为钢结构住宅新型的围护体系,与普通的墙体材料相比,复合墙板具有承载力高、保温隔音效果好等优点。目前,对于复合墙板的研究主要集中于抗弯承载力方面,而在振动方面的研究还很欠缺。复合墙板的振动特性关系到隔音、抗风、抗震等多个方面的性能,对于墙板的研发、生产和应用都具有重要意义。同时,高层建筑墙板主要荷载为风荷载,国内外对于墙板受静风作用方面的研究已经比较成熟,但对于墙板受脉动风作用的研究较为欠缺。针对上述情况,本文对节能复合墙板的振动特性进行了系统的理论和试验研究,并对复合墙板在风振下的响应做了计算与分析。 为了将相对成熟的均质单板振动理论应用于复合墙板,本文提出了复合墙板的等效理论,通过刚度和弹性模量的等效计算,将复合墙板等效为一定厚度的均质单板。为复合墙板在抗弯和振动性能方面的进一步研究提供了理论基础。 通过等效单板与不同连接强度的复合墙板振动特性计算结果的比较,得到复合墙板墙板等效理论与墙板整体性的关系。同时得出本文等效理论适用范围,即用于变形协调性较好的复合墙板的振动特性计算,以及用于判别普通复合墙板整体性和变形协调性的比对研究。 经大量的有限元参数计算,分析了影响节能复合墙板振动特性的因素,包括斜向钢丝的布置方式、斜向钢丝的直径、行距、混凝土的强度等级、混凝土面板的厚度等。 为验证有本文限元模型计算的精确度,同时为了给复合墙板的研发提供第一手的数据资料,本文制作了2块足尺节能复合墙板,对其振动特性做了试验研究。得到了复合墙板的振型、固有频率和阻尼比等试验结果。通过对比分析两墙板试验结果的差异,分析斜向钢丝对墙板振动特性的影响。同时,通过试验结果与ANSYS计算结果的比对,验证了本文ANSYS模型精确度与可靠性。 将虚拟激励法应用于风振计算,进行了脉动风载荷作用下等效墙板的随机振动响应谱分析,得出墙板部分节点在风载荷作用下的节点响应功率谱,分析了墙板不同部位对与风振的敏感性,以及参与计算的振型数量对墙板响应计算的影响程度。同时,计算发现节能复合墙板在风振作用下响应在允许范围之内的,一般状态下风振不会影响墙板的安全和正常使用。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU311.3;TU391

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【引证文献】
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