迁移建筑物的参数化建模和有限元分析

摘要

随着城市改造的加快，建筑物迁移技术作为一种新兴技术得到越来越广泛的应用，然而由于建筑物迁移工程是涉及多学科交叉的复杂工程，其理论研究尚不完善，缺少针对迁移建筑结构进行质量分布计算、托换结构设计、支点布置优化和建筑结构应力分析的智能化软件。
　　 本文研究的主要目的是将计算机辅助设计应用于建筑物迁移工程，开发出迁移工程仿真设计系统，实现迁移工程的自动化、智能化监测控制，为制定安全、经济的迁移工程方案提供有力理论依据和辅助工具。本课题针对迁移工程的设计及建筑物的结构内力分析进行研究，迁移工程建筑结构内力的分析处理采用目前广泛使用的大型有限元分析软件ANSYS作为参数化建模、分析及结果处理工具。论文主要研究内容如下：
　　 (1)采用ANSYS的APDL语言建立迁移建筑物的参数化有限元模型。
　　 (2)归纳建筑物迁移工程中各种托换结构的设计方法，重点设计不同的托换桁架结构形式，得出受力合理且经济实用的托换桁架结构形式。
　　 (3)迁移工程中上部结构与基础分离后，结构处于复杂的动态边界条件下。本文根据建筑物迁移工程特点对结构所处的动态位移边界条件提出模型位移约束的加载算法；针对多支点液压缸支点布置的特点进行载荷力的简化和加载，采用“支点附加小刚度铰支杆”法解决约束不足的问题。
　　 (4)基于建筑物重量分布设计出不同的液压缸支点布置方案，通过对不同方案的分析计算，得出最优的液压缸支点布置方案，使迁移过程中建筑物受到的内应力减小，保证迁移建筑物平稳移动，减少上部结构的变形。
　　 (5)针对迁移工程各阶段对迁移建筑物进行结构内力分析，对结构产生较大影响的阶段得到建筑物受力较大部位，为改进控制措施提供依据。
　　 课题采用ANSYS的APDL语言建立参数化模型，方便计算及数据处理，减少重复性劳动。结构分析的成果应用于工程实践，可以提高迁移工程的安全性和科学性，节约工程成本。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1建筑物迁移技术的背景和意义

1.1.1建筑物迁移技术的背景

1.1.2建筑物迁移技术的意义

1.2国内外建筑物迁移工程现状

1.2.1国外迁移工程现状

1.2.2国内迁移工程现状

1.3迁移建筑物结构内力分析现状

1.4本课题研究的内容

第二章ANSYS软件和建筑模型有限元基础

2.1 ANSYS软件介绍

2.1.1 ANSYS简介

2.1.2 ANSYS软件主要特点

2.1.3 ANSYS在土木建筑工程中的应用

2.2有限元基础理论

2.2.1有限元分析理论基础

2.2.2有限元法分析问题的基本步骤

2.3钢筋混凝土框架结构的有限元模型

2.4迁移建筑物采用的有限元单元

2.4.1 BEAM188梁单元

2.4.2 SHELL63壳单元

2.5本章小结

第三章迁移建筑物的参数化建模及边界条件

3.1 ANSYS中几种建模方法

3.2有限元参数化技术

3.2.1参数化原理

3.2.2 ANYSYS的参数化程序设计APDL语言介绍

3.2.3迁移建筑物的参数化

3.3 ANSYS建立迁移建筑物模型

3.3.1模型创建步骤

3.3.2应用实例

3.3.3框架结构建模部分命令流

3.4迁移建筑物模型的边界条件

3.4.1迁移建筑物的位移约束载荷

3.4.2迁移建筑物的力约束载荷

3.5本章小结

第四章迁移建筑物托换结构设计及支点布置研究

4.1托换结构概述

4.1.1托换体系的组成和作用

4.1.2托换结构的设计原则

4.2柱的托换形式及设计方法

4.2.1柱的托换方法

4.2.2柱托换节点的设计方法

4.3托换桁架的设计

4.4迁移建筑物液压缸支点布置方式研究

4.4.1建筑物迁移的方式

4.4.2迁移建筑物液压缸支点的设计

4.5本章小结

第五章迁移各阶段建筑结构内力分析

5.1迁移工程的具体步骤

5.2结构动力学分析

5.2.1模态分析

5.2.2迁移建筑物模态分析

5.3瞬态动力学分析

5.3.1上部结构与基础分离过程分析

5.3.2项升液压缸施力时分析

5.3.3顶升加速时分析

5.3.4顶推液压缸施加水平荷载时分析

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢