【摘 要】
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目前结构的抗震设计主要有隔震、减震等措施,而建筑结构动力特性的研究对结构的抗震设计具有非常重要的意义。据此本文在哈密顿理论的基础上,结合振动理论提出了一种计算双重抗侧力体系高层建筑结构动力特性的方法。本文主要研究内容以及得到的结论有:(1)结合多重抗侧力体系高层建筑结构的特点,对于建筑采用两种及两种以上抗侧力单元的建筑结构,计及抗侧力单元的弯曲、剪切变形和转动惯量对建筑结构的影响,建立了多重抗侧力
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目前结构的抗震设计主要有隔震、减震等措施,而建筑结构动力特性的研究对结构的抗震设计具有非常重要的意义。据此本文在哈密顿理论的基础上,结合振动理论提出了一种计算双重抗侧力体系高层建筑结构动力特性的方法。本文主要研究内容以及得到的结论有:(1)结合多重抗侧力体系高层建筑结构的特点,对于建筑采用两种及两种以上抗侧力单元的建筑结构,计及抗侧力单元的弯曲、剪切变形和转动惯量对建筑结构的影响,建立了多重抗侧力体系高层建筑结构协同分析的简化计算模型。(2)针对结构计算模型,利用哈密顿力学的方法,推导出拉格朗日函数以及哈密顿函数,引入单元(区段)混合能矩阵,用单元(区段)混合能矩阵表示整体刚度矩阵。利用精细积分算法计算单元(区段)的混合能矩阵,根据有限元法集成整体刚度矩阵,再建立整体质量矩阵。借助MATLAB中求解矩阵特征值特征向量的函数eig,用于计算结构的自振频率和振型。还简要介绍了迭代法计算自振频率的方法,用于和本文计算结果进行对比验证。为了验证本文所提出的方法,对Timoshenko梁的自振频率进行计算,并与解析解进行对比。结果表明本文所提出的计算方法是可行的。(3)本文主要选取了建筑结构中具有双重抗侧力体系的高层建筑结构,以框剪结构和筒中筒结构为例进行计算,框剪结构的算例中有刚接体系和铰接体系。计算得到了框剪结构和筒中筒结构的自振频率和振型图,并与已发表的文献和迭代法的计算结果进行对比,结果表明,本文所提出的方法在保证精度良好的同时,大大提高了求解效率。本文创新主要在于将哈密顿理论和振动理论进行有机结合,提出一种双重抗侧力体系高层建筑结构动力特性的计算方法。虽然本文建立的结构分析模型是多重抗侧力体系高层建筑结构协同分析模型,但是本文方法同样可应用于多重抗侧力体系高层建筑结构的动力特性计算中。结构在初步设计时,如果采用精确的有限元算法可能会需要很长的时间,耗费大量的人力物力,本文基于这一情况,提出了一种简化计算分析的方法,得到了较精确的结果,可以很好的应用于建筑结构初步抗震设计中。
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