考虑二阶效应时高层筒体结构的刚度优化分析

本文用有限元线法通过最小势能原理建立高层筒体结构考虑二阶效应时的常微分方程体系,并用多功能求解器Maale V求解之.由结线位移建立结构柔度矩阵[δ],并由此求解结构的地震作用以及结构在地震作用下的侧向位移,通过适当的数学模型计算结构的最优抗侧移刚度.作者得出结论:在进行高层建筑(尤其是超高层建筑)的结构优化分析时,二阶效应的影响不容忽视.     

高层筒体结构的计算

正在兴建的63层广东国际大厦是我国最高的建筑物。笔者根据该建筑物的模型结构的实验研究,采用杆件-薄壁构件模型,编写了高层筒体结构计算程序。为了验证其可靠性和精度,文中给出了该模型结构及另外两个模型结构的部分计算结果和实验结果,两者的比较结果是令人满意的。计算程序可供工程设计使用。     

高层筒体结构地震作用下的时程分析

文章通过对一个高层筒体结构实例进行地震作用下的时程分析,结合对筒体结构在相同地震烈度作用下的结构设计资料,比较分析不同的层间位移大小,综合提出两种方案在实际工程中现实意义,以供相关技术人员参考。     

竖向地震作用下框筒结构整体稳定分析

本文推导了带刚域杆件考虑轴压力效应和剪切变形时的单元刚度方程，将框筒结构展开为等效平面框架，按集中质量模型计算竖向地震作用，然后，分别计算了设防烈度 7度、 8度和 9度的小震情况下，相对于楼层重力荷载的临界荷载因子 pcr。计算结果表明 ,竖向地震作用对框筒结构的整体稳定影响显著。考虑竖向地震作用后，临界荷载因子值 pcr减小，当设防烈度为 9度， pcr值减小约 17％。     

复杂连体高层结构整体稳定研究

针对JGJ 3—2010《高层建筑混凝土结构技术规程》中关于高层结构整体稳定判断及刚重比限值的适用条件,明确了相关规定应用到复杂连体高层结构时存在的缺陷。在此基础上,基于欧拉临界失稳的基本原理,推导了适用于塔式刚性连体高层结构的刚重比限值,该限值主要受连接体与塔楼相对刚度的影响,并通过4个工程案例计算,表明采用规范方法将偏于保守,会放大二阶效应的不利影响。对于连接关系更加复杂的异形连体结构,通过刚重比判断结构的稳定性不再适用,应直接进行考虑二阶效应的非线性稳定分析,并建议借鉴空间结构稳定判断的方法,通过特征值屈曲分析、考虑几何非线性的直接静力稳定分析、考虑材料非线性的极限稳定破坏分析等,对结构的整体稳定进行评估。以某复杂三塔连体高层结构为例,采用所建议的方法进行稳定分析和评价。结果表明,该结构在弹性假定下稳定荷载因子大于10,考虑材料非线性时稳定承载力的安全系数超过2.0,满足安全要求。     

高层筒体结构弹塑性地震反应计算

对高层筒体结构进行弹塑性地震反应分析，基本未知量很多，基本参数的确定也较困难，本文采用广义有限条筒体结构作弹塑性地震反应分析，以构件为基本单元，计算参数和恢复力曲线容易确定。本文综合应用和发展了有限元法和有限条法的优点，计算精度和有限元法相当。     

高层多肢剪力墙结构的整体稳定

用能量法研究了高层多肢剪力墙结构的整体稳定问题。根据墙肢和连系梁之间的变形协调条件,导出了高层多肢剪力墙结构稳定的临界荷载计算公式。本文方法可适用于墙肢厚度和连系梁高度任意变化以及结构屈曲模态为剪切型和弯曲型的各种情况。本文公式简单,易于应用,且在文末附有算例。     

用广义函数计算高层筒体结构的子结构分析

本文在等效平面框架子结构法的基础上,引入广义坐标,将高层简体结构中的位移分量变换成广义位移分量,建立了结构的广义位移法方程,使结构的自由度数不随层数提高而增加,大大降低了体系的自由度,从而能用IBM—PC等微机计算复杂的高层结构。算例分析表明,本文的方法可以满足工程设计的精度要求。     

加权残值法用于高层筒体结构的受力分析

本文提出用加权残值法分析在侧向荷载和扭转荷载作用下的多边形筒体结构的位移和内力。文中采用了等效连续化的数学模式,分析高层建筑筒体(框架筒、筒中筒等)结构的整体特性和每榀抗侧力结构的受力性能。选取满足边界条件的位移试函数,用离散型最小二乘子域配点法求解。 文中给出了数值算例。与模型试验值和其它方法所得结果比较,表明本法具有一定的精度,并有未知量少,工作量省,可在微机或袖珍机上计算等许多半解析教值方法的特点。     

变截面高层筒体结构的水平振动

本文用有限元线法对变截面的高层筒体结构的动力特性进行分析.先用分段连续化方法将实际框筒结构等效为变截面的正交各向异性折板结构;将结构沿一个方向(横向)半离散化,取结线位移为基本未知函数,通过势能驻值原理,建立半解析的振动微分方程组;然后用常微分方程求解器COLSYS求解频率和振型.为多维结构的振动分析提供了一个半解析的新解法.     

高层建筑混凝土结构的稳定设计

高层建筑混凝土结构在竖向荷重及风或地震作用下 ,其结构稳定已成为设计中需要考虑的问题。结合高层规程 (JGJ3-91 )的修订 ,分析在风和地震作用下 ,影响高层建筑混凝土结构的临界荷载的主要参数抗侧刚度与重力荷载比 ,提出了控制及验算结构稳定的设计建议。可供工程设计时参考。     

广义位移的有限条法及其在高层建筑结构分析中的应用

本文提出了广义位移的有限条方法,用于分析物理特性沿高度突变的高层建筑构。该法消除了经典有限条方法分析此类结构的缺陷,即截面应力在刚度突变处不连续,致使靠近突变截面一定范围内的应力收敛到不正确的结果。本文对这种非均匀的高层建筑平面结构在T-300微型机上进行了实例分析,算例包括实体剪力墙、联肢墙、框剪结构。此法同样适用于分析均匀高层结构。     

复杂高层的整体稳定性分析

<高层建筑混凝土结构技术规程 JGJ 3-2002>的稳定性规定与结构的重力荷载和重力的二阶效应有关, 该规定建立在弹性分析的基础上,用构件承载力验算中的计算长度系数来保证结构的安全.该规定有一定的适用范围,未必能保证复杂的高层结构的安全性及其计算上的准确性.文中结合腾讯大厦复杂高层设计实例,对整个结构进行线性和非线性整体稳定性分析,提出复杂高层应进行考虑二阶效应的非线性整体稳定分析,分析结果可作为规程的比较和补充,以确定结构的安全与可靠.     

高层双肢剪力墙结构整体稳定的加权余量法

本文用加权余量的GaIerkin(伽辽金)法研究高层双肢剪力墙建筑结构的稳定问题。在用连续介质法推导出结构侧向变形微分方程的基础上,提出了双肢剪力墙稳定的特征方程及其临界荷载的计算公式。与有限差分法得到的结果比较,本文公式简便易于应用,所得到的结果较精确。     

带转换板高层建筑结构的模态分析

通过对带转换板高层建筑的空间结构分析,论述了板式转换层对结构自振周期的影响。由于转换板自身大质量和刚度的影响,减小了结构的自振周期,对高层建筑结构的设计提供参考。     

高层建筑组合结构分层模型弹塑性动力分析

高层建筑钢筋砼剪力墙(或薄壁筒)和钢框架组合结构在工程中已开始使用,其高度往往超过60m,按规范应采用输入地震波进行时程分析。本文将钢筋砼剪力墙(或内筒)和钢框架分别作为分层多质点体系,组成并联双列多质点振动模型,采用步步积分直接求解动力方程方法得到地震过程中结构动力反应值。进行弹塑性分析时,钢筋砼部分采用三线性滞回线,钢结构部分采用双线性滞回线。     

高层建筑的垂直变形分析

在本文中,对高层建筑在荷载、变温及砼干缩等因素作用下的垂直变形进行了分析。其中对弹性及徐变变形的分析采用了两种方法,即一般的积分公式和经验公式。然后将这些公式编入程序。随着建筑物的逐层升高和荷载等诸因素的作用,此程序能自动计算出各时刻柱体的变位,计算结果合理可靠。此程序可用于实际的高层建筑物的设计分析。     

立面有收进高层建筑结构的弹塑性分析

本文采用静力弹塑性分析方法对立面有收进的结构在罕遇地震下的抗震性能进行了分析研究,并将塑性阶段和弹性阶段的结构侧移曲线进行了比较.在此基础上上对立面有收进结构抗震能力进行评估,得到了一些有意义的结论,供设计人员参考.     

高层建筑中转换厚板的受力特性分析

结合一工程实例,运用实体空间有限元模型对带转换厚板的高层建筑结构进行整体计算,详细分析转换厚板在各种工况下的受力特性,给出按板带统计厚板内力和设计截面的方法,提出控制转换板挠度的限值,可为同类工程的设计提供参考.     

高层建筑结构考虑楼板变形计算的超元法

提出高层建筑结构考虑楼板变形计算的超级单元法,即将每片抗侧力结构视为一根等效柱,楼板视为深梁,整个结构可按固定在地面上的十字交叉梁系,用矩阵位移法进行空间整体分析,自由度很少,计算简便.