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《河南理工大学》 2007年
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超高层建筑束筒结构受确定性动力作用的半解析分析

杨富莲  
【摘要】:超高层建筑束筒结构是本世纪很有发展前途的一种新型结构型式,本论文采用半解析常微分方程求解器方法对束筒结构受确定性动力作用的问题进行了分析和研究。此方法采用集地基——基础——上部结构为一体的三维连续分布质量模型,也就是将超高层建筑束筒结构的地基看成是半无限大弹性体,上部结构与其基础等效连续化为一个支撑在半无限大弹性地基上的加劲薄壁筒组合体,然后对该模型进行半离散化处理,即选取适当的节线,对该加劲薄壁筒组合体进行划分,并以节线上的未知形变函数为基本未知函数来描述结构系统的运动场,再利用能量原理将动力学问题转化为常微分方程组的边值问题,最后利用常微分方程求解器(如COLSYS)进行数值求解。算例结果表明:模型的简化和相应的半解析方法是合理的、可行的,从而为超高层建筑束筒结构的整体动力分析提供了一种可行的方法。具体内容如下方面: (1)论述了超高层建筑束筒结构的发展前景和本研究的理论和工程意义; (2)讨论了有关超高层建筑束筒结构动力分析的一些基本问题,诸如:如何建立集地基、基础、上部结构为一体的三维连续化模型;如何对模型进行半离散化处理等; (3)对超高层建筑束筒结构在多维简谐动力作用下的稳态响应进行了半解析分析,并计算出了共振响应,从而为认识结构的动力特性提供了一种新途径; (4)讨论了超高层建筑束筒结构在任意确定性动力作用下的半解析分析原理和方法,并以多维爆炸冲击荷载和矩形冲击荷载为例进行了半解析分析计算,为大型结构受任意确定性动力作用的分析计算探索了一种新方法。 结果表明:分析模型是合理的、可行的,从而为超高层建筑束筒结构的方案设计、初步设计以及整体动力性能评价提供了一种可行的分析方法与计算机程序。
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