| 【中文题名】 | 框—剪结构的剪力墙优化研究 |
| 【英文题名】 | Study on the Optimization Problem of Shear Wall in Frame-shear Structure |
| 【学科专业】 | 结构工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2005-5-10 |
| 【中关键词】 | 结构优化,框剪结构,优化数学模型,剪力墙中断,反弯点,剪力为零点 |
| 【英关键词】 | optimization of structure,frame-shear structure,mathematic model on quantity optimization,shear wall interruption, |
| 【分类导航】 | 工业技术>建筑科学>建筑结构>组合结构>框架、剪力墙结构> |
| 【论文摘要】 | 高层建筑投资大,建设周期长,对其进行优化设计以期获得最优结构方案并节约投资,一直是结构工程师所努力的。本文针对高层建筑结构中常见的框—剪结构的优化研究做了初步的尝试。
框—剪结构中的剪力墙数量及其布置极大的影响着框剪结构的力学特征,也决定着框—剪结构是否经济。本文主要是围绕剪力墙的优化来讨论框剪结构的优化。单从抗震的角度来说,剪力墙数量以多为好;从经济性来说,剪力墙则不宜过多,因此,有一个剪力墙的合理数量问题。本文通过探讨影响框—剪结构剪力墙刚度大小的因素,建立了框—剪结构的剪力墙数量优化数学模型。在此基础上利用C++语言,在VC++.NET环境下编制了框—剪结构的剪力墙优化程序。本程序适用于方案阶段,能够计算出满足规范要求的最优剪力墙数量等,可作为初步设计时确定剪力墙数量的依据。
剪力墙优化布置是个非常复杂的问题,本文初步探讨了剪力墙的适宜高度。从不同部位中断剪力墙,会对框—剪结构产生截然不同的效果。本文从理论上探讨了剪力墙中断对框—剪结构的影响,并结合实际工程,利用大型有限元软件ANSYS建立了三维模型,通过对三种模型地震反应谱分析结果的对比,表明从反弯点中断剪力墙往往是不够安全的... |
| 【论文题纲】 |
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1 引言 |
8-14 |
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1．1 框剪结构在高层建筑中的应用 |
8-9 |
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1．2 结构优化的发展 |
9-10 |
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1．3 结构优化发展存在的问题 |
10 |
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1．4 框剪结构优化的发展 |
10-12 |
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1．5 本课题研究的主要内容 |
12-14 |
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2 计算原理 |
14-30 |
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2．1 结构优化设计理论与方法 |
14-20 |
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2．1．1 准则法 |
14-16 |
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2．1．2 无约束优化 |
16-17 |
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2．1．3 线性规划 |
17-18 |
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2．1．4 非线性规划 |
18-20 |
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2．2 有限元分析方法 |
20-30 |
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2．2．1 简介 |
20-22 |
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2．2．2 有限元的单元介绍 |
22-30 |
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3 框剪结构的剪力墙最佳数量的确定 |
30-41 |
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3．1 剪力墙与震害的关系 |
30-32 |
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3．2 优化的数学模型的建立 |
32-37 |
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3．2．1 影响抗震墙数量的因素 |
32-34 |
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3．2．2 框剪结构自振周期的函数表达式 |
34 |
|
3．2．3 框剪结构的地震荷载公式 |
34-35 |
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3．2．4 数学模型的建立 |
35-37 |
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3．3 剪力墙优化程序的编制 |
37-38 |
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3．4 优化算例 |
38-40 |
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3．5 本章小结 |
40-41 |
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4 框-剪结构有限元分析模型的建立 |
41-56 |
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4．1 前言 |
41 |
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4．2 ANSYS软件在建筑结构仿真中的应用及方法 |
41-43 |
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4．2．1 ANSYS在建筑结构仿真的应用简介 |
42 |
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4．2．2 ANSYS建模的方法简介 |
42-43 |
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4．3 ANSYS软件中的部分单元特性 |
43-45 |
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4．3．1 BEAM1893-D线性有限应变梁单元 |
43 |
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4．3．2 SHELL63弹性壳单元 |
43-44 |
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4．3．3 MASS21质量单元 |
44-45 |
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4．4 基于ANSYS软件的地震反应谱分析的原理及过程 |
45-49 |
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4．4．1 谱分析的基本理论 |
45-48 |
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4．4．2 ANSYS谱分析的过程 |
48-49 |
|
4．5 模型的建立及分析过程 |
49-55 |
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4．5．1 工程概况 |
49-51 |
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4．5．2 建模情况 |
51-54 |
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4．5．3 合理振型数的确定 |
54-55 |
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4．6 本章小结 |
55-56 |
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5 框剪结构的剪力墙适宜高度分析 |
56-89 |
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5．1 引言 |
56 |
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5．2 框剪结构的内力和位移计算 |
56-61 |
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5．2．1 基本假定和计算简图 |
57-58 |
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5．2．2 框架-剪力墙铰结体系在水平荷载下的计算 |
58-61 |
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5．3 理论分析 |
61-64 |
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5．4 框剪结构剪力墙中断的有限元模型分析 |
64 |
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5．5 框剪结构剪力墙中断的有限元模型计算结果对比分析 |
64-87 |
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5．5．1 三种模型的自振周期对比 |
64-69 |
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5．5．2 三种模型的内力计算结果及对比 |
69-87 |
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5．6 本章结论 |
87-89 |
|
6 结语 |
89-91 |
|
致谢 |
91-92 |
|
参考文献 |
92-94 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.121315 |
