基于模態(tài)分析的結構扭轉不規(guī)則問題研究.pdf

1、結構概念設計的宗旨是在特定的結構空間及環(huán)境條件下,用整體概念來考慮結構的總體方案,在方案階段用概念性近似計算方法,迅速有效地對結構體系進行構思、比較與選擇。目前,多采用定性的方法加以研究。
　　 模態(tài)分析主要用于研究結構的動力學問題,將其運用于結構一般性理論研究的尚不多見。事實上,結構的頻率向量反映了結構自身絕對剛度和質量的分布情況,振型向量則反映了結構體系相對剛度和質量的分布情況。與反映結構體系細部受力特征的應力、應變相比,頻

2、率和振型能更好地從宏觀上把握結構整體和局部的力學特性,且不涉及荷載工況的組合問題,因而更適合用于指導結構體系的概念設計和構造設計。
　　 有鑒于此,在國家自然科學基金項目“基于特征參量控制的工程結構設計方法研究”(項目批準號:50978232)的資助下,本論文從對結構“扭轉不規(guī)則”定義的研究入手,著重進行了振型的量化分析以及基于振型分析的結構模糊概念界定問題的研究,以期為結構的概念設計方法提供新的思路,為建立基于結構固有特性的概

3、念設計方法提供理論支持。具體工作如下:
　　 1)提出了振型量化描述的新方法?？偨Y了現(xiàn)有振型的量化描述方法,借鑒振型方向因子法和質量參與系數(shù)法所提出的質量參與系數(shù)概念,提出了一種新的定量化描述振型的方法——振型方向系數(shù)法,更易于判斷振型的主方向以及進行振型的定量化描述。
　　 2)研究了結構平面不規(guī)則程度與不良振型出現(xiàn)階次間的對應關系問題。以框架-剪力墻結構三維有限元模型為例,通過調整剪力墻平面位置的方法,分別對不同層高

4、、不同長寬比的框.剪結構,使其質量和剛度偏心并對其進行單因素分析,探求了將模態(tài)分析用于扭轉不規(guī)則判別問題的新方法。
　　 3)探討了平面狹長結構、凹凸不規(guī)則結構與結構不良振型間的關系問題。實例分析表明,平面狹長結構的長寬比與結構的扭轉效應間具有顯著的對應關系；結構的凹凸不規(guī)則性與局部振型出現(xiàn)的階次間具有顯著的對應關系。規(guī)范給出的關于狹長結構和凹凸不規(guī)則結構的限值是合理的。
　　 4)研究結果表明,基于振型分析的平面不規(guī)則