高层装配式结构风振响应数值模拟

发布时间：2017-08-21 07:12

  本文关键词：高层装配式结构风振响应数值模拟

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【摘要】：最近几年,我国工业化进程的加快发展也使得装配式结构的发展得到了提升。装配式工程因建造快、节约能源等优点而被广泛普及。现代建筑正往更高更大的方向发展,这使得装配式结构在风作用下的响应研究会更加重要。所以,为了提高结构抗风能力和保障结构安全,抗风设计必不可少。因此,在满足建筑的经济性、安全性以及舒适性的前提下,研究高层装配式结构在动力风荷载下的响应是十分有必要的。对于高层装配式结构风振响应研究,数值模拟是十分可行的方法之一。本文以济南某高层装配式结构为工程背景,对该建筑进行了顺风向风振响应研究。具体如下:(1)首先参考国内外学者的研究结论,介绍了高层装配式结构风振的研究背景。阐述了国内外装配式结构发展、研究现状和结构风振研究概况等方面。(2)介绍风荷载的基本特点及相关概念,阐述风对结构的作用和脉动风的主要特性以及随机振动理论基础。(3)对风场的基本理论知识进行梳理,对风速、风压和风荷载模拟过程给出了细致的分析。对随机风场的简化和风速的随机性做了讨论,选取了简谐波叠加法作为本文模拟风速时程的方法。从第一章中介绍的几种风谱中选取了代表性很强的Davenport谱,结合实际工程,在MATLAB软件中编程不同高度的点的风荷载。来对实际工程的不同高度风速进行模拟,又把MATLAB模拟的风速数据进行了转化,验证了模拟的风谱和目标谱几乎一致说明此次模拟的风速是比较可靠的,用于结构的风振是可行的。(4)本章先是对高层结构的风振响应的计算进行了介绍,结合济南实际工程建立合理的ABAQUS有限元模型模拟装配式剪力墙结构,把第三章风荷载模拟结果作用于模型并进行模态分析和风振响应分析,并与设计结果进行对比。通过改变参数,对现浇结构和装配式结构进行对比,以此验证结构合理性。(5)对高层装配式结构风致振动响应进行了总结和展望。
【关键词】：高层装配式结构 风振响应 风荷载时程 时程分析
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU973.213
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 装配式混凝土结构的发展状况12-14
• 1.2.1 国外装配式混凝土结构的发展12-13
• 1.2.2 国内装配式混凝土结构的发展13-14
• 1.3 国内外装配式结构的研究历史与现状14-15
• 1.4 高层装配式结构风振响应研究的发展及抗风要求15-17
• 1.4.1 风对建筑结构的作用及结构抗风设计要求15-16
• 1.4.2 高层装配式结构风工程研究概况16-17
• 1.4.3 高层建筑风振研究现状17
• 1.5 本文的主要工作17-18
• 1.6 本章小结18-19
• 第二章 顺风向风振理论研究基础19-37
• 2.1 风的描述19-20
• 2.2 平均风速剖面20-22
• 2.2.1 对数律20-21
• 2.2.2 指数律21-22
• 2.3 基本风速和基本风压22-23
• 2.4 脉动风23-29
• 2.4.1 湍流强度23-24
• 2.4.2 湍流积分尺度24-25
• 2.4.3 阵风系数25
• 2.4.4 脉动风速谱25-28
• 2.4.5 脉动风空间相关系数28-29
• 2.5 风致结构响应类型29-31
• 2.5.1 结构顺风向响应29-30
• 2.5.2 结构横风向响应30
• 2.5.3 结构扭转响应30-31
• 2.6 高层装配式结构风振响应计算31-35
• 2.6.1 结构风振响应理论31-33
• 2.6.2 装配式结构风振位移响应33-34
• 2.6.3 装配式结构风致结构加速度响应34-35
• 2.7 本章小结35-37
• 第三章 风速、风压、风荷载时程数值模拟37-55
• 3.1 随机风速场37-39
• 3.1.1 风速场的简化37-38
• 3.1.2 一维多变量的随机过程38-39
• 3.2 风速时程数值模拟方法39-42
• 3.2.1 谐波合成法39-40
• 3.2.2 线性滤波法40-42
• 3.3 风速、风压和风荷载时程42-53
• 3.3.1 风速时程曲线42-46
• 3.3.2 风压时程曲线46-50
• 3.3.3 风荷载时程曲线50-53
• 3.4 本章小结53-55
• 第四章 高层装配式结构工程实例风振有限元分析55-79
• 4.1 工程概况及结构设计55-59
• 4.1.1 工程概况55
• 4.1.2 结构设计依据55
• 4.1.3 结构设计55-58
• 4.1.4 结构计算58-59
• 4.2 结构ABAQUS有限元模型建立59-66
• 4.2.1 材料本构关系59-60
• 4.2.2 单元类型选取60-62
• 4.2.3 几何模型建立及网格划分62-66
• 4.3 结构模态分析66-70
• 4.3.1 模态分析原理66
• 4.3.2 ABAQUS模态分析与设计结果对比分析66-70
• 4.4 风振响应计算70-78
• 4.4.1 模拟结果与设计结果对比分析70-72
• 4.4.2 风振参数分析72-78
• 4.5 本章小结78-79
• 第五章 结论与展望79-81
• 5.1 结论79-80
• 5.2 展望80-81
• 参考文献81-85
• 致谢85

【引证文献】

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1 王明亚;高层建筑顺风向风振响应分析及等效静力风荷载研究[D];西南交通大学;2017年

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本文编号：711516