高層結(jié)構(gòu)體系彈性整體穩(wěn)定性研究.pdf

1、隨著建筑物高度的不斷增加以及建筑體型的不斷復(fù)雜化，各國(guó)學(xué)者對(duì)高層超高層結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了大量的研究，相應(yīng)的理論體系也日趨完善。然而高層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)件太多，結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定難以簡(jiǎn)單地把握，可喜的是，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)有限元程序可以相對(duì)容易的解決高層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問(wèn)題。本文分析各類結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的簡(jiǎn)化，并對(duì)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了整體性分析，得到了四類高層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基本規(guī)律。
　　 對(duì)伸臂位于頂部及中部任意高度的巨型結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性進(jìn)行了分析

2、，提出了雙伸臂巨型結(jié)構(gòu)中模擬伸臂和柱子作用的獨(dú)立彈簧和關(guān)聯(lián)彈簧的模型。推導(dǎo)了核心筒及邊框柱中軸力不同時(shí)結(jié)構(gòu)整體失穩(wěn)的臨界方程，通過(guò)具體算例的計(jì)算分析，得出了雙伸臂巨型結(jié)構(gòu)失穩(wěn)時(shí)，伸臂層總的臨界荷載與荷載在核心筒與伸臂端柱子之間的分布基本無(wú)關(guān)的結(jié)論。通過(guò)算例分析揭示了巨型層層與層之間存在較大的相互作用。通過(guò)對(duì)比普通框架的合并解法，揭示了伸臂巨型結(jié)構(gòu)與框架結(jié)構(gòu)在穩(wěn)定問(wèn)題上的區(qū)別，通過(guò)對(duì)基于整體的和層的荷載負(fù)剛度概念的伸臂結(jié)構(gòu)屈曲的近似分析，

3、進(jìn)一步揭示了伸臂巨型結(jié)構(gòu)在性質(zhì)上更加接近于框架結(jié)構(gòu)，而偏離整體彎曲型結(jié)構(gòu)更遠(yuǎn)的性質(zhì)。
　　 采用連續(xù)化模型，對(duì)雙肢剪力墻結(jié)構(gòu)平面內(nèi)穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，求得了頂部作用集中壓力時(shí)臨界荷載的精確顯式表達(dá)式和顯式屈曲波形。這個(gè)臨界荷載公式表明，聯(lián)肢剪力墻是一種雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，并且可以采用串并聯(lián)電路模型來(lái)表示兩者之間的相互作用。串并聯(lián)模型推廣到線性分析的情況，得到頂部抗側(cè)剛度的近似顯式表達(dá)式，與精確解進(jìn)行了比較。推導(dǎo)了頂部作用豎向集中荷載時(shí)

4、，在不同水平荷載作用下結(jié)構(gòu)的側(cè)移、墻肢彎矩、墻肢軸力和連梁彎矩放大系數(shù)，并提供了近似計(jì)算公式。
　　 基于對(duì)等截面等軸力的聯(lián)肢剪力墻的穩(wěn)定性研究成果，并運(yùn)用串并聯(lián)電路模型，研究了變截面變軸力聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。運(yùn)用能量法，構(gòu)建彎曲型、剪切型曲線，考察了變剛度變軸力聯(lián)肢剪力墻結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)波形，得出結(jié)論，變截面變軸力聯(lián)肢墻的屈曲問(wèn)題比較復(fù)雜，不簡(jiǎn)單的等效于彎曲、剪切或簡(jiǎn)單的彎剪型。進(jìn)而文章通過(guò)大量的算例擬合出了聯(lián)肢墻的屈曲荷載表達(dá)

5、式，有比較好的精確度。
　　 用有限元的方法，通過(guò)建立多個(gè)巨型框架結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的巨型框架結(jié)構(gòu)模型，分析了巨型框架結(jié)構(gòu)失穩(wěn)特性。揭示了單層和多層巨型框架失穩(wěn)時(shí)，一級(jí)框架和二級(jí)框架共同工作、相互作用的機(jī)理。闡述了巨型框架與雙重抗側(cè)力結(jié)構(gòu)穩(wěn)定特性的相似性，從而得出簡(jiǎn)化的求解結(jié)構(gòu)屈曲荷載的方法。對(duì)于巨型框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究，有一定的參考作用。
　　 研究了單個(gè)吊掛荷載的懸掛結(jié)構(gòu)的彈性屈曲，求得了解析解。對(duì)多層吊掛荷載的巨型懸掛結(jié)構(gòu)