變截面超高層建筑在湍流風(fēng)作用下的非線性振動(dòng)研究.pdf

1、隨著超高層建筑中越來越多地使用輕質(zhì)高強(qiáng)材料，結(jié)構(gòu)風(fēng)敏感特性增強(qiáng)，其在湍流風(fēng)作用下發(fā)生馳振的風(fēng)險(xiǎn)也隨之增大。然而現(xiàn)階段總是運(yùn)用線性理論對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力分析，而變截面超高層建筑結(jié)構(gòu)自身的幾何非線性以及風(fēng)荷載中的湍流成分的參數(shù)非線性等因素，會(huì)造成建筑結(jié)構(gòu)很強(qiáng)的非線性行為。這些非線性行為將在超高層建筑的振動(dòng)過程中引起某些線性分析時(shí)所不能揭示的現(xiàn)象。本文結(jié)合非線性動(dòng)力學(xué)研究方法，以變截面超高層建筑結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，建立結(jié)構(gòu)非線性振動(dòng)模型，研究其在湍流風(fēng)

2、作用下的非線性振動(dòng)的行為及馳振運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定分析，從而為解決實(shí)際工程中超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及振動(dòng)控制提供思路和建議。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分：
　　基于Hamilton原理及邊界條件即高層建筑結(jié)構(gòu)中心軸線不可伸長，推導(dǎo)出變截面超高層建筑結(jié)構(gòu)在湍流風(fēng)荷載引起的非線性方程，利用Taylor公式將方程里各項(xiàng)多項(xiàng)式展開至三次非線性項(xiàng)，并對(duì)方程進(jìn)行無量綱化處理化簡，得到高層建筑結(jié)構(gòu)的非線性動(dòng)力學(xué)方程。
　　結(jié)合非線性振動(dòng)的分析

3、方法，采用Galerkin方法化簡離散，進(jìn)行多尺度法攝動(dòng)分析，研究主共振-主參數(shù)共振下1:1和1:2兩種情況下的平均方程，并分別計(jì)算模態(tài)時(shí)程曲線，討論變截面超高層建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比、振動(dòng)的初始條件和長細(xì)比對(duì)其非線性動(dòng)力行為的影響?？紤]1:2內(nèi)共振情形下的分岔與混沌動(dòng)力學(xué)問題，以外激勵(lì)幅值為控制參數(shù)，研究超高層建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)隨著外激勵(lì)幅值增加而產(chǎn)生分岔的行為及影響，應(yīng)用相位圖、龐加萊映射對(duì)復(fù)雜非線性系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行定性研究。