多层大跨度蜂窝型钢网格盒式结构动力分析

为研究多层大跨度蜂窝型钢网格盒式结构的动力特性,基于ANSYA有限元软件,计算结构各阶频率和振型;分析层高、楼板刚度和密柱刚度对盒式结构频率的影响。分析结果表明,盒式结构平面承载布置均匀合理,抗扭刚度大。低阶振型主要为结构平动和扭转,高阶振型主要为楼板的竖向振动。层高主要影响盒式结构低阶频率;楼板刚度主要影响高阶频率;密柱刚度既影响低阶频率也影响高阶频率,但对低阶频率的影响较大,分析结果可为工程设计提供参考。     

新型盒式结构的振型和基频分析

为研究新型盒式结构的结构动力特性,采用参数化分析方法,通过大型通用有限元ANSYS软件,建立21层的整栋楼结构模型,分析它的振型和基频,考察了上下肋的宽度和高度、柱子的尺寸和剪力墙的厚度等参数对结构基频的影响。分析结果表明,新型盒式结构上下质量和刚度均匀,受力合理,一阶振型以X向水平位移为主,二阶振型以Y向水平位移为主,三阶振型开始出现扭转,周期比也满足高层规范要求;影响基频的主要因素有柱子的尺寸、框架梁的高度、表层板的厚度、剪力墙的厚度和层间梁的高度;其他因素对结构基频的影响因素相对较小。     

不同参数对盒式筒中筒结构剪力滞后效应的影响分析

为研究空间钢网格盒式筒中筒结构的剪力滞后效应,利用SAP2000有限元软件建立不同几何尺寸的盒式筒中筒结构模型,并在水平地震作用下对其进行弹性分析。重新定义了剪力滞后效应系数,分析了连梁高度、高宽比、角柱刚度、窗裙梁刚度、钢网格式框架层间梁刚度对盒式筒中筒结构剪力效应的影响。结果表明:连梁高度、高宽比、角柱刚度、窗裙梁高度、层间梁的高度对结构剪力滞后效应影响较大,在结构设计时应该作为主要因素考虑;窗裙梁宽度、层间梁宽度对结构剪力滞后效应影响较小,在结构设计时应该作为次要因素考虑。     

空腹夹层板的自振特性分析

对于钢筋混凝土空腹夹层板楼盖,采用8节点弹性块体有限元方法在点支承条件下进行了30个算例的自由振动分析,结果表明,空腹夹层板的振型与同等支承条件的实心平板类似;增加结构的总厚度可以有效提高结构刚度;表层薄板厚度对结构各阶频率的影响不大,建议表层薄板厚度不大于网格尺寸的1/25;由于质量和刚度对基频的影响是关联的,肋高和网格尺寸不是影响结构基频的决定因素。本文结论对以后工程的设计具有一定的参考价值。     

蜂窝型空腹夹层板的自振特性研究

蜂窝型双重网格结构是由钢筋混凝土空间网格开发出的新结构形式,克服了"千篇一律"的方网格造型,不仅具有很好的受力特性,而且适应性很好。本文运用SAP2000有限元分析软件对蜂窝型钢网格楼盖结构进行了参数化动力分析,分别讨论了钢空腹梁高度、表层薄板厚度、剪力键宽度、网格尺寸等参数对其自振特性的影响,得出的结论可为本类结构在实际工程中的应用起到一些作用。     

超高层装配式正交斜放空间钢网格盒式筒中筒混合结构在不同场地特征周期下的地震响应

采用振型分解反应谱法分析了在不同场地特征周期下传统装配型钢密柱与混凝土核心筒组成的筒中筒混合结构和新型装配式正交斜放空间钢网格盒式筒中筒混合结构的地震响应,包括层剪力,层间位移和层间位移角。分析表明,新型盒式筒中筒结构与传统混合筒中筒结构在不同场地特征周期下地震响应具有相似的变化规律,因此可以借鉴传统混筒中筒混合结构的地震响应规律来评价新型盒式筒中筒混合结构的抗震性能。     

带集中质量块薄板的移频数值仿真

通过对带有附加质量块薄板的理论分析和频率计算,从中获取了影响薄板系统动态特性的质量块主要参数,再运用有限元方法系统地分析了质量块的质量、位置、数量、所处介质和分布面积对薄板频率的影响规律.数值仿真结果表明:通过添加质量块来实现结构移频,应尽量采用质量为结构总质量10%以下的集中质量块,并放置于振型波峰处,以获得最大的频率改变量;沉浸于重质流体的薄板需要更大的附加质量,才能获得与轻质流体相同的频率改变量;对于高阶模态,应尽可能多地在振型峰值上布置质量块并呈对称分布.在此基础上开展的薄板移频技术的应用研究,可为实际薄板结构修改时调整固有频率以避开工作频率、减小振动提供指导.     

薄板在不同媒质中振动及声辐射特性研究

根据薄板结构的形状特点,采用8个节点等参单元离散结构,对其周围的媒质采用20节点三维等参单元离散结构,建立薄板流固耦合系统模型及其声辐射模型.通过理论计算可知:在不同媒质(大气、煤油、水)中,媒质的密度越大,薄板结构的第一阶频率越小;薄板的各阶振型不受媒质密度影响,薄板各阶振型影响其声辐射效率;薄板的频率特性变化,薄板结构的声辐射特性也发生变化;薄板的厚度增加会降低结构振动基频.空气中薄板结构模态测试结果与考虑薄板周围媒质的影响薄板模态计算值一致.     

索-混凝土组合梁结构自振特性

针对索-混凝土组合梁这一新型结构体系,应用ANSYS有限元软件进行自振特性分析,求出结构的自振频率及相应的振型。而后对索—混凝土组合梁结构的各项参数（包括索截面面积、索初始应变、梁跨度、刚性杆高度）进行了分析,研究其对结构自振特性的影响。研究发现：索—混凝土组合梁结构较柔,刚度偏弱,基频较小;索截面面积对结构自振特性影响不大;索初始应力主要影响结构的前几阶振型;随着梁跨度的增大,结构的频率明显减小,结构变柔,刚度变小;刚性杆的高度主要影响结构的前几阶振型,在实际工程应用中,刚性杆的高度以0.5～0.7 m为宜。     

大跨度蜂窝形空腹夹层板楼盖动力特性分析

为研究新型大跨度钢筋混凝土蜂窝形空腹夹层板楼盖的动力特性,基于通用有限元软件ANSYS,采用子空间迭代法计算结构的基频和各阶振型,考察高跨比、空腹率、上肋和下肋宽度、密肋宽度与高度、表层板厚度、密柱截面边长和边梁宽度等参数对结构基频的影响。分析结果表明,空腹夹层板的振型特征与实心平板结构的振型相似,低阶振型主要表现为楼盖的竖向振动,但空腹夹层板质量轻,刚度分布均匀,受力合理。影响结构基频的主要因素为高跨比、空腹率和密柱截面边长以及上肋和下肋宽度;密肋尺寸、表层板厚度和边梁宽度对空腹夹层板的基频影响较小。为了满足对结构振动舒适度的要求,在工程设计时应将高跨比、空腹率和密柱截面边长作为主要指标进行控制。     

多层空间钢网格盒式结构的连续倒塌动力效应分析

本文研究一种新型的结构体系——装配整体式空间钢网格盒式结构。这种结构体系主要由横向钢—混凝土协同式组合空腹夹层楼盖及竖向单层钢网格墙体组成;为了考查盒式结构抗连续倒塌的性能,建立一个五层钢网格盒式结构进行动力非线性分析,主要分析柱失效时间和层数对结构连续倒塌动力效应的影响。分析结果表明:柱失效时间、层数的变化对盒式结构的动力效应有不同程度的影响。     

混凝土正交斜放空间网格盒式多筒结构体系性能分析

为研究正交斜放空间网格盒式多筒结构体系的抗震性能和经济效益,以某拟建工程为例,基于大型通用有限元软件ANSYS建立真实模型,采用振型反应谱分解法,通过与普通框架—多筒结构进行对比,分析了在地震作用下结构的周期、层间位移、层间位移角,并且进行了经济技术指标分析。结果表明:新型混凝土网格盒式结构在多遇地震作用下,结构自身的动力特性较好,竖向刚度均匀,层间位移和层间位移角均满足规范要求;并且在顶点位移相等的情况下,新型盒式结构总体质量更轻,更加的经济,更加节约层高。     

高层建筑抗震设计振型数目选取原则

针对<建筑抗震设计规范>中高层建筑结构抗震设计时振型数目选取规定不明确的问题,研究了高层建筑结构抗震计算中诸多影响因素与振型选取的关系.经过动力学分析,认为不同的高振型会影响基底剪力沿结构高度的分布;振型参与质量是基于基底剪力等效得到的反映各阶振型对基底剪力贡献大小的参数;高层建筑抗震计算的振型数目选取与振型参与质量有关.研究结果表明:高层建筑结构抗震设计中高振型的影响不容忽视,在底部剪力和顶端位移误差小于5%的情况下,累计质量参与系数应大于90%;对于不规则结构,动力荷载参与系数应大于95%.     

Pushover分析中侧向力分布模式对结果的影响

在框架结构的静力弹塑性分析中,侧向力分布模式对其结果有一定的影响.本文以三种不同高度的钢筋混凝土框架结构为研究对象,采用三种常见的侧向力加载模式进行静力弹塑性分析,对其基底剪力、位移和塑性铰分布进行了对比.结果表明:随着结构高度增加,结构的高阶振型对性能点位移影响加大,且倒三角分布模式下塑性铰开展要快于其它两种分布力模式.     

高耸机场塔台结构地震反应的高振型影响分析

以顶部带有2层钢框架的北京机场控制塔台的振动台试验模型为计算对象，采用基于振型叠加的结构地震响应时程分析法，计算了该高耸塔台模型在地震作用下各个振型的时程反应．计算中采用了Rayleigh阻尼，由于结构是钢一钢筋混凝土结构，振型阻尼比不易确定，在本次计算中振型阻尼比取振动台试验测出的第1阶和第2阶振型阻尼比．结果表明高振型对塔台结构的最大位移的影响不大，但高阶振型对塔台结构地震剪力的影响却不容忽视．将计算结果与试验值进行了对比分析，验证了所得结论的正确性．     

大跨度预应力加劲式组合梁楼盖动力响应研究

大跨度预应力加劲式组合梁楼盖体系是在组合梁和预应力结构理论研究基础上提出的新型楼盖体系。针对该楼盖结构,考虑楼盖板厚度、肋梁高度、预应力筋布置位置(即偏心距)等参数的影响,利用有限元软件ANSYS采用Block Lanczo法计算其各阶频率和振型。分析结果显示,肋梁高度和偏心距与基频之间近似呈线性关系,板厚度与基频之间近似呈抛物线形关系;肋梁高度对于楼盖基频的影响大于板厚和偏心距。分析结论对工程设计可提供参考。     

墩身高阶振型对高墩地震反应影响

采用增量动力分析的方法,全面讨论了墩身高阶振型对桥梁结构地震反应的影响.首先分析了现有规范中的桥梁抗震设计方法应用于高墩的局限性;随后采用了增量动力分析方法,在考虑墩身高阶振型效应的情况下,对高墩桥梁结构在地震作用下的性能进行了研究.结果表明:由于墩身高阶振型贡献,高墩在强震作用下可能沿墩身产生多个塑性区域;墩顶位移与墩底曲率不再同步变化,高墩墩顶极限位移不能采用规范中的方法进行计算;高墩墩身的地震剪力及弯矩需求也会由于墩身高阶振型的显著影响而变得十分复杂.最后提出了针对高墩抗震设计的一些改进措施.     

单层柱面网壳的风振响应

在脉动风作用下单层柱面网壳结构的风振响应与一般高层高耸建筑的响应有较大的区别，其主要贡献模态一般不是第一模态，而往往分布在前数十阶模态．寻找对网壳结构风振响应有主要贡献的模态具有重要的意义．文中采用考虑高阶振型共振响应的综合模态法，计算了单层柱面网壳的风振响应，分析了自振频率、阻尼比等因素对共振响应的贡献，讨论了计算综合模态时所需的振型数；针对结构自振频率的密集性，揭示了考虑振型互相关性的必要性、影响振型互相关性的因素和计算振型互相关性所需的振型数，并给出了具体结构的位移风振系数和内力风振系数．     

“基底-立柱-岛体”型结构化基体的尺寸对柔性太阳能电池的影响

将柔性太阳能电池基体的基底与岛体之间增加一个方形立柱来隔离基底的变形,使基体形成了"基底-立柱-岛体"的结构,此结构的尺寸对柔性太阳能电池的延展性有显著影响。应用有限元方法分析发现:(1)立柱的宽度对界面力和Ga As电池应变的影响特别显著,且立柱宽度小于300μm时基底以上的结构因立柱失稳而倾斜;(2)立柱与岛体的厚度对界面力和Ga As电池应变的影响程度比立柱的宽度影响要小,基底高度的影响相比于立柱的宽度可以忽略不计;(3)保护膜厚度越大对Ga As电池和界面力的影响都会增大。研究成果为太阳能电池基体的优化设计提供了理论依据。     

大跨度空腹夹层板楼盖的静力稳定性分析

针对大跨度钢筋混凝土空腹夹层板楼盖结构体系,应用大型有限元分析软件ANSYS对这种新型结构的23个模型进行分析,采用线性有限元法计算。通过研究特征值屈曲分析其静力稳定性能,并分析了空腹夹层板厚度、上下肋高度和表层薄板厚度在不同数值时对结构静力稳定性的影响。分析结果表明,空腹夹层板线性屈曲时以整体失稳为主,稳定性较好。空腹夹层板的厚度、上下肋高度和表层薄板厚度对结构的静力稳定性都有一定的影响,取适当的数值可显著提高结构的特征值屈曲荷载。