悬挂建筑结构体系在竖向地震作用下的性能分析
【摘要】：大量宏观震害和强震记录表明,在高烈度区竖向地震作用对建筑物的影响是非常明显的,竖向地震现在已日益引起人们的重视。悬挂建筑结构体系作为近代出现的一种新型建筑体系,应该要考虑竖向地震的作用。与传统建筑相比,悬挂建筑结构能起到良好的减震效果。
近年来,对于地震作用下的悬挂结构,其计算模型大多为串联质点模型。该模型对于在水平地震力作用下的悬挂结构的动力分析有较广泛的适用性,但对于承受竖向地震力的悬挂结构,该模型同层柱顶上下位移基本相同的假设较难满足,且仅能计算竖向地震力作用下建筑物柱子轴向力的变化,不能反映由于竖向地震力作用结构内部力的变化。因此,有必要对竖向地震力作用下的悬挂结构振动分析建立一种新的计算模型。
本文对竖向地震作用下的悬挂结构建立了一种新的考虑节点转动的串并联多质点系模型,用一致质量法建立结构的质量矩阵,并对该模型下建立的动力矩阵用动力凝聚法进行简化,消去竖向位移和转角位移之间的耦联关系,从而使动力矩阵的维数得到降低,得出悬挂结构在竖向地震作用下考虑节点转角影响的竖向刚度矩阵。通过简化后的动力矩阵进行了竖向振动下的模态分析,并对该模型进行了不同竖向地震波作用下的弹性时程分析,得出了悬挂结构在竖向地震作用下的一些动力特性,对今后这方面进一步的研究有一定的参考价值。
【关键词】：悬挂结构 竖向地震作用 串并联多质点系 模态分析 时程分析 【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TU352.11
【DOI】：CNKI:CDMD:2.2006.057366
【目录】：
- 第一章 绪论7-10
- 1．1 概述7
- 1．2 本文的选题目的及主要工作7-10
- 1．2．1 本文选题目的7-8
- 1．2．2 本文主要工作8-10
- 第二章 悬挂结构10-23
- 2．1 悬挂原理的发展10-11
- 2．2 悬挂建筑结构的工程实践11-23
- 2．2．1 悬挂屋盖结构11-12
- 2．2．2 悬挂楼盖结构及其类型12-13
- 2．2．3 拱式悬挂结构13-14
- 2．2．4 框架悬挂结构14-15
- 2．2．5 核筒悬挂结构15-23
- 2．2．5．1 核筒悬挂结构的特点及工程实例15-19
- 2．2．5．2 核筒悬挂结构的设计要点19-20
- 2．2．5．3 核筒悬挂结构的受力性质20-23
- 第三章 竖向地震23-31
- 3．1 竖向地震作用概述23
- 3．2 竖向地震研究发展概况23-25
- 3．3 规范关于高层建筑结构竖向地震计算的模型及方法25-30
- 3．3．1 竖向反应谱法26-29
- 3．3．2 静力法29-30
- 3．4 悬挂结构竖向地震作用研究的现实意义与存在的问题30-31
- 第四章 悬挂结构竖向地震作用下的计算模型及计算方法31-51
- 4．1 串联质点系模型31-32
- 4．2 高层建筑结构在竖向地震作用下的直接动力分析32-34
- 4．2．1 结构竖向振动模型——串并联质点系模型32-33
- 4．2．2 直接动力分析方法33-34
- 4．3 悬挂结构在竖向地震作用下的计算模型及计算方法34-51
- 4．3．1 悬挂结构在水平地震作用下的计算模型34-35
- 4．3．2 悬挂结构在竖向地震作用下的动力计算模型及基本假定35-37
- 4．3．3 悬挂结构竖向振动微分方程的建立37-48
- 4．3．3．1 “考虑节点转动的串并联质点系”竖向振动微分方程37-38
- 4．3．3．2 动力矩阵的建立38-48
- 4．3．4 动力矩阵的简化48-51
- 第五章 悬挂结构竖向地震反应的时程分析方法51-56
- 5．1 时程分析方法的主要步骤51-52
- 5．2 运动方程的数值积分法52-54
- 5．2．1 wilson-θ法52-54
- 5．2．1．1 基本概念52-53
- 5．2．1．2 有关计算公式53-54
- 5．3 地震波的选取与调整54-56
- 第六章 悬挂结构竖向地震作用下模态分析及动力反应分析56-74
- 6．1 悬挂结构模态分析56-63
- 6．1．1 计算模型与原始资料56-57
- 6．1．2 计算结果与结果分析57-63
- 6．2 悬挂结构竖向地震反应时程分析63-74
- 6．2．1 计算模型与计算结果64-72
- 6．2．2 计算结果分析72-74
- 第七章 结束语74-76
- 7．1 结论74
- 7．2 本文的不足之处与展望74-76
- 参考文献76-80
- 硕士期间发表的科技论文80-81
- 致谢81-82
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