核筒悬挂结构随机振动分析

摘要

核筒悬挂结构体系是一种新型结构体系，能充分利用高强材料的物理性能，带来建筑室内和底部大空间，解决建筑功能与结构构造之间的矛盾，实现建筑物的坚固、适用和艺术美三方面的统一，并产生良好的社会及经济效益。本文对这一新型结构体系进行了如下的研究。　　首先，依据有限元原理，选用适当单元，建立了核筒悬挂结构的三种空间有限元模型：悬挂结构模型，悬挂阻尼控制模型，悬挂铰接模型。对三种模型进行模态分析，同试验结果进行比较。另外对改变悬挂方式、采用部分悬挂方式的模型进行了模态分析。　　其次，讨论了核筒悬挂结构体系同TMD被动控制相类似的控制原理，并介绍了随机振动的基本理论；采用过滤白噪声模型(Kanai-Tajimi模型)对本文所建立的三种悬挂结构模型进行地震激励下的随机振动分析，得出其功率谱密度，均方差反应；对悬挂结构模型进行了其各种参数变化下的随机振动分析，分析影响悬挂结构控制效果的主要因素及其规律；对试验数据进行整理得出试验模型的反应均值、均方差值，得出结论，将试验中采用的地震波加速度时程转换为加速度功率谱密度，进行随机振动分析同试验结果进行比较。　　最后，采用脉动风荷载谱(Davenport谱)对结构体系进行风荷载作用下的随机振动分析，得出其功率谱密度，均方差反应，研究核筒悬挂结构体系风振效应，同时对悬挂结构模型影响参数及影响规律进行了分析。　　核筒悬挂控制结构体系是一种抗震性能优越，风振作用下悬挂楼层反应能够有效控制的高层建筑结构体系。

目录

文摘

英文文摘

北京建筑工程学院硕士学位论文原创性声明及授权书

1绪论

1.1前言

1.2悬挂建筑结构体系

1.2.1悬挂结构体系的发展

1.2.2悬挂结构的构成

1.2.3悬挂结构体系的划

1.2.4悬挂结构的特点

1.2.5悬挂结构体系的研究现状

1.3结构控制概述

1.3.1被动控制

1.3.2主动控制

1.3.3混合控制和半主动控制

1.4随机振动概述

1.5选题背景和本文的主要内容

1.5.1选题背景和课题来源

1.5.2本文的主要内容

2核筒悬挂结构有限元建模及模态分析

2.1前言

2.2结构分析软件ANSYS简介

2.2.1 ANSYS简介

2.2.2 ANSYS软件主要功能

2.2.3 ANSYS典型的分析过程

2.3结构计算模型的确定

2.3.1试验模型参数

2.3.2计算参数的选定

2.3.3结构模型有限元分析单元选用

2.3.4边界条件处理

2.3.5模型基本假定

2.4有限元分析模型

2.5有限元分析模型模态分析

2.5.1特征值和振型的求解

2.5.2有限元模型模态分析结果

2.6本章小结

3核筒悬挂结构随机振动分析

3.1前言

3.2核筒悬挂结构体系的控制原理

3.3随机振动的基本理论

3.3.1随机过程定义

3.3.2随机过程的数字特征

3.3.3随机过程按统计特性的分类

3.3.4随机过程的均方微积分

3.3.5平稳过程的谱密度

3.4地震地面加速度激励下的随机振动分析

3.5地震动的随机模型

3.6核筒悬挂结构体系的随机振动分析

3.6.1功率谱密度PSD(Power Spectrum Density)分析

3.6.2随机振动分析结果

3.6.3悬挂结构控制参数分析

3.7本章小结

4核筒悬挂结构风荷载作用下动力响应分析

4.1前言

4.2高层建筑结构的风振效应

4.3顺风向风振理论

4.3.1脉动风荷载频率分析方法

4.4风振不适感的分级

4.5核筒悬挂结构体系风振随机振动分析

4.5.1功率谱密度PSD(Power Spectrum Density)分析

4.5.2风振随机振动分析结果

4.6本章小结

5结论

5.1本文结论

5.2后续研究工作的展望

参考文献

致 谢

附录