带地下室的高层建筑结构简化动力分析新模型的研究

摘要

鉴于目前的高层建筑结构大多采用带大空间地下室的结构形式,传统的结构简化动力弹性分析模型己较难满足设计现状,而考虑土-结构相互作用的动力分析模型因各种原因尚难以推广到一般的工程设计中,因此新的弹性动力简化分析模型的提出与研究就显得十分必要。 本文在分析研究国内外既有模型的基础上,参考前人的相关研究思路,尝试提出了带地下室高层建筑结构考虑四周土体刚度的简化动力计算模型。该模型的优点在于既较全面地考虑了地下室四周土体的刚度又可沿用传统上部结构动力分析方法。新模型基于刚性地基假定,取整体结构模型并将土体刚度等效为无数个弹簧作用于地下室部分,于是整体结构刚度矩阵的建立及阻尼矩阵形式的确定是本文的关键所在,受弹性地基梁的启发,将地下室与四周土体的相互作用进行类似等效,在此基础上建立起整体结构的刚度矩阵。最后采用状态空间分析法求解结构系统的运动方程,为了省却繁琐的人工计算, 还编制了相应的弹性时程分析程序SIMPLE。 随后通过对新模型具体算例的分析及两个参数的研究,可定性得出以下几点结论： 第一、考虑四周土体刚度的新模型周期介于不考虑四周土体约束的整体结构模型和上部结构模型之间。 第二、工程实践中可根据地下层刚度与上部结构相邻楼层刚度的比值指导实际工程是选择整体结构模型还是上部结构模型。 第三、土体的刚度变化对结构模型的弹性时程分析结果影响较小,而且当地下室层的刚度相对于上部结构相邻楼层的刚度足够大时,这种影响甚至可以忽略。 第四、地下室层刚度的变化相对于土体刚度的变化对结构模型各项控制指标的计算结果的影响程度大。 总之,考虑四周土体刚度的简化动力计算模型的提出旨在为工程实践进行深入分析时提供一点参考。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2本文研究背景及意义

1.2.1研究背景

1.2.2研究意义

1.3带地下室的高层建筑结构动力分析既有模型简介

1.3.1带地下室的高层建筑结构传统动力计算模型

1.3.2考虑土-结构相互作用的动力分析模型

1.4本文主要研究工作及安排

第二章带地下室的高层建筑结构动力分析新模型

2.1引言

2.2带地下室的高层建筑结构考虑四周土体刚度的新动力分析模型

2.2.1带地下室的高层建筑结构新动力分析模型假定

2.2.2带地下室的高层建筑结构新动力分析模型运动方程

2.2.3结构整体刚度矩阵

2.2.4结构整体阻尼矩阵

2.3运动方程状态空间分析法

2.3.1地震作用下结构系统的状态空间表达式

2.3.2运动方程的状态空间数值解法

2.4本章小结

第三章算例分析

3.1算例概况

3.2 SIMPLE弹性时程分析

3.2.1模型计算相关参数的确定

3.2.2考虑四周土体刚度时的弹性时程分析结果

3.2.3不考虑四周土体刚度时的弹性时程分析结果

3.3与SATWE分析结果比较

3.4本章小结

第四章影响参数的讨论

4.1引言

4.2参数定义

4.2.1地下室与相邻上部结构楼层的相对层刚度比

4.2.2土体刚度变化系数

4.3参数α和β的影响

4.4本章小结

结论与展望

参考文献

附录1

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢