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《昆明理工大学》 2007年
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基于概念设计的框—剪结构经济性分析

鹿磊  
【摘要】: 近十年来框—剪结构以其广泛的适用性和良好的抗震性能,被应用于世界各地,尤其在我国的高层建筑中得到了大量的应用。现有文献对高层结构的设计原则、计算方法和构造措施等方面都有较详细的论述,人们一直在研究框—剪结构的受力特性。框—剪结构的抗侧刚度对结构的抗震性能有很大的影响,结构应设计得刚一些还是柔一些,由于设计人员的看法不一,设计的结果也大不相同,因此,对应结构的经济指标相差也很大。另一方面,随着计算机科学的迅速发展而发展起来的各种设计软件被广泛使用,结构方案的初步设计水平直接影响着设计质量。同时,由于结构计算绝大部分由计算机完成,容易造成结构设计者对结构概念的淡化。鉴于以上考虑,本文认为有必要引入从结构的宏观整体出发、着眼于结构整体反应的概念设计思路,进行以经济性分析为目的的框—剪结构概念优化设计研究。 高层建筑结构概念优化设计应包括三个层次:一是建筑结构的规则性:二是合理的建筑结构体系选择;三是抗侧力结构和构件的延性设计。 本论文结合框—剪结构实例,研讨了结构体系的概念设计和整体优化方法。通过建立框—剪结构协同工作的微分方程及求解,得出框—剪结构在倒三角形荷载作用下的侧移曲线、弯矩、剪力分布曲线,经分析对比,得出框—剪结构最佳刚度特征值区间。 本论文运用《多层及高层建筑结构空间有限元设计分析软件SATWE》作为计算分析的辅助工具。从计算结果分析可知:随着各部分构件尺寸及结构刚度特征值的变化,水平地震作用也在变化,从而引起框—剪结构的内力变化,导致结构各构件配筋量、混凝土工程量等与造价紧密相关的因素的改变,致使结构的总造价发生变化。通过对总造价曲线、造价等值曲线、各项材料造价曲线、造价约束曲线的分析,得出结构特性与工程造价之间的相互关系,分析最低造价存在的可能性。从结构经济性角度结合约束条件将经受力分析得出的框—剪结构最佳刚度特征值区间进一步细分。 本论文在结构设计优化与工程造价控制结合方面作了有益的探索,意在抛砖引玉,促使结构工程师转变观念,在设计阶段重视工程造价的有效控制。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TU398.2

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