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地震作用下高层双塔连体结构受力性能研究

作者：谭光宇 Publish: 2007-9-27 Hits:-

【中文题名】

地震作用下高层双塔连体结构受力性能研究

【英文题名】

The Research on the Mechanical Characteristics of Two-tower Connecting Structures Subjected to Seismic Action

【学科专业】

结构工程

【论文级别】

硕士论文

【投稿时间】

2007-9-27

【中关键词】

高层建筑,双塔连体结构,动态响应,静力分析,半刚性连接,时程分析

【英关键词】

Twin-tower-connected structures,Connecting body,Semi-rigid,Dynamic-response,Static analysis,Dynamic characteristics,Seismic response,

【分类导航】

工业技术>建筑科学>高层建筑>高层建筑结构>各种结构设计>抗震设计

【论文摘要】

随着高层建筑连体结构在工程领域中的广泛应用,连体结构的受力性能研究显得日益重要,特别是连接体受力极其复杂。本文比较全面地研究了这种新型结构形式的结构特点、静力性能以及抗震性能。比较全面和深入地研究了连体结构相对于单塔楼结构的受力特点以及对双塔楼结构受力特性影响比较敏感的内在因素,为结构设计提供依据,并为进一步的研究打下基础。 1.研究了对称双塔连体结构相对于单塔楼结构的受力特点本文研究了两个对称塔楼通过位于顶层的连接体相连而形成的双塔连体结构。在水平地震作用下,由于连接体对双塔楼的约束,结构整体刚度增大。同时,连接体与两塔楼共同形成了一个巨型框架结构。因此,在x向地震作用下,结构位移呈现剪切型,相对于单塔楼而言,顶部位移减小。对称双塔结构在地震作用下,其主要振型均具有对称性,不是正对称就是反对称的。对称双塔连体结构的反对称振型,其振型曲线和单塔楼结构完全一致,在地震作用下,结构的受力性能和单塔楼相同。而其正对称振型,连接体主要承受轴向力。同时,对称双塔结构存在明显的扭转振型,不仅有x方向、y方向和θ方向的振型,而且还有θ、y方向的耦连振型,但没有θ、x方向的耦连振型。因此...

【论文题纲】

摘要	5-7
Abstract	7-12
第1章绪论	12-20
1.1 引言	12-14
1.2 连体结构的特点和分类	14-18
1.2.1 连体结构的特点	14-15
1.2.2 连体结构的分类	15-18
1.3 连体结构研究现状	18-19
1.3.1 静力和动力分析	18-19
1.3.2 结构控制	19
1.4 本文研究主要内容	19-20
第2章地震作用下连体结构的计算模型和结构振动的连续化分析方法	20-35
2.1 连体结构计算模型	20-22
2.1.1 串并联刚片系层模型	20-21
2.1.2 分段连续化模型	21
2.1.3 串并联质点系模型	21-22
2.1.4 三维有限元分析法	22
2.2 连体结构水平振动的连续化分析方法	22-27
2.2.1 基本假定	22-23
2.2.2 基本平衡微分方程	23-26
2.2.3 用整体坐标位移表示的平衡方程	26-27
2.3 连体结构竖向振动的连续化分析方法	27-29
2.3.1 基本假定	27
2.3.2 基本平衡微分方程	27-28
2.3.3 各构件力和位移的关系	28
2.3.4 结构的平衡微分方程	28-29
2.4 对称连体结构内力和侧移的简化分析	29-35
2.4.1 等效连续体法计算框架柱等效弹性模量和等效剪切刚度	29-31
2.4.2 内力计算	31-32
2.4.3 顶点侧移计算	32-35
第3章刚性连接双塔连体结构受力性能影响分析	35-69
3.1 连体结构计算模型和振动方程	35-36
3.1.1 结构计算模型	35
3.1.2 振动方程	35-36
3.2 强连接连体结构计算分析方法	36-40
3.2.1 计算原则	36-37
3.2.2 地震作用下的分析计算	37-38
3.2.3 风荷载作用下的分析计算	38-39
3.2.4 连体结构的布置及设计原则	39
3.2.5 连体结构的舒适度验算	39-40
3.3 地震作用下对称双塔连体结构受力性能研究	40-47
3.3.1 算例及荷载工况	40-42
3.3.2 计算程序和方法	42
3.3.3 连体结构对位移的影响分析	42-44
3.3.4 连体结构振型分析	44-46
3.3.5 连体结构周期和振型方向分析	46-47
3.4 塔楼刚度对连体结构受力性能影响分析	47-57
3.4.1 概述	47
3.4.2 算例及荷载工况	47-49
3.4.3 刚度变化对连体结构位移的影响分析	49-52
3.4.4 刚度变化对连体结构振型的影响分析	52-53
3.4.5 刚度变化对连体结构周期与振型方向分析	53-57
3.4.6 刚度变化对连接体受力影响分析	57
3.5 地震作用下塔楼层数不同对连体结构受力性能影响分析	57-62
3.5.1 算例及荷载工况	57-59
3.5.2 塔楼层数变化对连体结构位移的影响分析	59-60
3.5.3 塔楼层数变化对连体结构振型的影响分析	60-61
3.5.4 塔楼层数变化对连体结构周期与振型方向分析	61-62
3.6 连接体连接位置变化对连体结构受力性能的影响分析	62-67
3.6.1 算例及荷载工况	62-63
3.6.2 连接体位置变化对连体结构位移的影响分析	63-64
3.6.3 连接体位置变化对连体结构振型的影响分析	64-66
3.6.4 连接体位置变化对连体结构周期与振型方向分析	66-67
3.7 小结	67-69
第4章半刚性连接对连体结构受力性能的影响分析	69-86
4.1 结构计算模型	69-70
4.1.1 结构计算假定	69
4.1.2 单元分析模型	69-70
4.2 单元刚度矩阵推导	70-77
4.2.1 刚性连接梁柱单元的转角-位移方程	70-71
4.2.2 半刚性连接单元二阶弹性刚度矩阵	71-75
4.2.3 半刚性连接单元杆端内力计算	75-76
4.2.4 坐标变换矩阵	76-77
4.3 算例分析	77-84
4.3.1 算例及荷载工况	77-79
4.3.2 结果分析	79-84
4.4 小结	84-86
结论	86-88
1.研究了对称双塔连体结构相对于单塔楼结构的受力特点	86
2.研究了塔楼刚度对双塔连体结构受力性能的影响	86
3.研究了连接体的位置对连体结构受力性能的影响	86
4.研究了连接体与塔楼连接方式对连体结构受力性能的影响	86-88
参考文献	88-91
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文	91-92
致谢	92

【DOI】

LunWen.ID:2.2008.123877



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