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《河南理工大学》 2010年
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高层建筑和高耸结构的简化动力分析

张伟杰  
【摘要】: 近年来,随着高层建筑和高耸结构的大量兴建,对此类结构的动力分析显得愈加必要与迫切。本文根据等效刚度原则和等效质量原则,建立高层建筑和高耸结构的等效连续化模型,然后根据Hamilton原理推导出等效连续化模型自由振动和强迫振动时的控制微分方程及其相应的边界条件,将动力学问题转化为常微分方程组的特征值问题或边值问题,并利用高质高效的常微分方程求解器进行求解。具体内容有如下方面: 1、根据高层建筑和高耸结构自身的特点,在传统连续化分析方法的基础之上,将高耸结构考虑成变质量变刚度的广义Euler悬臂梁;将变截面高层筒体结构考虑成能同时考虑弯曲、剪切、轴向变形和扭转变形的变截面广义空间Timoshenko悬臂梁,此模型可以更加清楚的反映结构的受力特性,更加具有实际意义; 2、介绍了常微分方程边值问题求解程序COLSYS及特征值问题求解程序COLEGN,并运用FORTRAN95计算机语言编制了相应的子程序,通过对高层建筑筒中筒结构自由振动问题的计算验证了其求解速度与精度; 3、找到了能很好的描述高耸结构刚度和质量沿高度变化的函数,推导了高耸钢塔架的等效抗弯刚度,并对其进行了自由振动分析和在水平地震作用下的动力响应分析; 4、找到了能很好的描述变截面高层筒体结构刚度和质量沿高度变化的函数,并对其进行了自由振动分析以及在多维简谐动力作用和多维矩形冲击荷载及爆炸冲击荷载作用下的动力响应分析。 计算结果表明,本文所提方法计算简单且满足精度要求,是经济有效的计算方法,可以为高层建筑和高耸结构的方案设计、抗震分析及整体性能评估提供参考。
【学位授予单位】:河南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TU973.2

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