禤强[1]2004年在《高层建筑筒体结构地震响应的QR法分析》文中研究指明筒体结构由于侧向刚度大，整体性好，传力明确，空间布置灵活，非常适用于高层超高层办公、旅馆和综合性建筑，是应用最广泛、最有前景的结构形式之一。本文研究筒体结构的静力与动力问题，利用QR法对筒体结构进行分析，建立该结构的静力分析与动力分析的新计算格式，并用C语言编制计算程序，计算了一些例题并与有限元方法进行比较。结果表明，该方法未知量少，精度高，计算简便，适用性强，是一种经济有效的计算方法。本文不仅有理论意义，而且有实用价值。
张庆章[2]2007年在《高层筒体结构分析的QR法》文中研究指明超高层钢筋混凝土简体结构是高层建筑结构的发展方向之一。筒体结构由于侧向刚度大，整体性好，传力明确，空间布置灵活，非常适用于高层超高层办公、旅馆和综合性建筑，是应用最广泛、最有前景的结构形式之一。本论文研究筒体结构的静力及动力计算方法，寻求一种能够很好解决筒体结构分析问题的方法，为筒体结构分析探索出一种计算准确，在实际应用中经济、实用切实可行的方法。本文着重进行了两个方面的研究：筒体结构模型的静力弹性新的分析方法，筒体结构模型的地震反应新的分析方法。在前人研究的基础上推导了新型的单元并利用QR法对筒体结构进行分析，建立该结构的静力分析与动力分析的新计算格式，并用C语言编制计算程序，计算了一些例题并与有限元方法进行比较。结果表明，该方法未知量少，精度高，计算简便，适用性强，且程序简单，是集有限元法和样条函数法优点于一身的一种经济有效的计算方法。本文不仅有理论意义，而且有实用价值。
王继兵[3]2007年在《高层巨型结构分析的QR法》文中进行了进一步梳理巨型结构是一种新型高效的抗侧力结构体系，能够保证结构刚度，减少材料用量，充分发挥材料和结构性能，简化构造，还能给建筑设计带来新的风格和灵活性，已在建筑中逐步显示出其特有的优越性，具有良好的应用前景。目前，针对巨型结构静、动力学特性研究的论文已有很多，但都是基于有限元理论，计算工作量庞大。本文采用QR法进行了巨型结构的静力、动力研究。QR法自由度数比一般有限元法少很多，可以大大减少计算的工作量。本文正是围绕这一目的，做了以下的研究工作：(1)利用QR法建立了高层巨型结构静、动力分析的新计算格式；(2)用C语言编制相对应的计算程序；(3)计算了一些例题，并与ANSYS有限元程序计算结果进行比较，得出一些有用的结论；本文以QR法为理论基础用C语言编制计算程序，计算了一些例题并与有限元方法进行比较。计算结果表明，该方法是一种经济有效的计算方法。本文不仅有理论意义，而且有实用价值。
李丕宁[4]2006年在《高层钢—混凝土混合结构研究和设计的若干问题》文中认为钢-混凝土混合结构充分发挥了钢和混凝土结构的各自优势，其优越性逐步为人们所认识并在实际工程中证明是一种经济、有效的结构体系，正越来越广泛地应用到各类建筑中。本文第一章回顾了混合结构体系的发展史，国内、外有关组合构件规范的特点，介绍了这种结构体系力学分析方法和设计要点，同时指出了混合结构的优缺点和尚待解决的一些问题。介绍论文的背景工程和主要研究内容。第二章详细介绍了建立在样条函数、变分原理和弹塑性应变理论基础上的QR法。通过选择合适的样条函数，利用QR法构建了钢框架-混凝土剪力墙混合结构静力弹塑性分析的计算格式，用MATLAB语言编制了相应的QR方法程序。QR分析方法程序的工程算例表明，该方法未知数少、计算简单、收敛快，编程容易。第叁章将QR法与Pushover分析方法相结合，提出了高层建筑结构静力弹塑性分析的Pushover-QR(PO-QR)法。该方法改进了常规Pushover方法进行抗震结构静力弹塑性分析的实施思路，用QR法代替Pushover分析方法中的有限元部分，充分利用这两种方法的优点，使得抗震结构静力弹塑性分析的计算得到较大的简化。用MATLAB语言编制了相应的PO-QR方法程序，PO-QR分析方法程序的工程算例表明，该法是一种经济、有效、可行的分析方法。第四章基于结构抗震耗能的原理、破坏机制、控制概念、抗震体系和能力设计法等结构抗震的原理，结合混合结构协同工作的特点，提出了混合结构体系能力设计法思路和混合结构构件基于性能要求的抗震设防准则。通过对抗侧力体系间能力差的控制，实现主体抗侧力结构对整体结构在地震作用下的位移模式和破坏机制控制，使得整体结构的弹塑性地震响应和耗能分布的规律便于把握和确定，解决了混合结构体系基于性态／位移抗震设计方法的关键问题。在此设计理念基础上，为满足混合结构高层住宅的抗震性能要求，结合背景工程，研究和论述了其延性设计的原理和方法。第五章在研究钢材与核心混凝土的热工性能和在高温下的力-热本构关系的基础上，阐述了建立在火灾时钢管混凝土构件温度场的数值分析方法。通过研究在ISO—834标准火灾升温情况下钢—混凝土混合结构体系框架子结构的力学性能，用有限元程序分析单根CFST柱构件和CFST柱钢框架—混凝土剪力墙结构体系受火性能的差异后，提出现行规范中基于单根柱用不变的初始荷载来确定框架构件的抗火要求是偏于保守，框架的CFST柱受火时刚度变化引起的荷载变化是构件抗火要考虑的重要因素，应考虑到受火后的荷载重分布及构件间的相互作用。钢框架采用刚性连接有利于整体抗火性能提高，而钢框架与混凝土墙体的连接可采用铰接，对抗火性能影响不大。应根据构件的重要性和耐火要求，对各种类型构件的防火材料进行优选，使结构体系整体抗火性能的协调。第六章研究了钢-混凝土混合结构体系在重力荷载作用下，钢(管混凝土)柱与混凝土墙(筒)体的竖向差异缩短问题。分析中考虑了混凝土的收缩和徐变的影响，分别采用了简化计算和整体结构模拟施工模式的有限元程序SAP2000计算。经对比，简化计算可作为概念设计的依据。背景工程的计算结果表明，由于高层钢-混凝土混合结构体系住宅建筑功能的特殊性，其100m高竖向构件差异缩短可达55mm以上。提出了可通过钢管柱内浇灌混凝土形成钢管混凝土柱、调整结构布置、墙柱之间采用适宜的连接构造措施、合理安排施工顺序和进行不同方式的现场调整等方法以减少变形差异的影响。
潘文军[5]2015年在《结构分析QR法及其在超高巨型框架结构中的应用研究》文中指出巨型框架结构是一种新型高效和具有良好发展前景的超高层结构体系。目前国内针对该结构体系的理论、实验研究和工程应用都尚处于初期阶段,还有很多问题亟待深入研究。本文依托国家自然科学基金项目“超高层巨型框架减震结构体系地震能量分析和抗倒塌能力研究”(项目编号：51378167),基于结构分析QR法,从钢筋混凝土巨型框架结构到巨型组合框架结构,从结构的静力分析到地震反应分析,探讨了结构分析QR法及其在巨型框架结构分析中的工程应用问题,就QR法的简化及程序实现进行深入研究。第一章简单介绍巨型框架结构体系的特点、国内外工程应用及研究现状,总结了结构分析QR法的研究应用情况,最后指出本论文主要研究内容。第二章阐述结构分析QR法的基本理论。介绍样条函数基本概念及样条基函数构造,结构离散化与样条离散化,QR法的分析步骤及特点,分析该方法的简化及程序实现,以及不规则结构的处理措施,为后续相关章节结构分析奠定必要理论基础。第叁章开展钢筋混凝土巨型框架结构分析QR法的应用研究。介绍巨型框架结构简化力学模型,深入研究节点刚域和剪切变形影响下的单元刚度矩阵和固端力计算式,详细说明巨型框架结构静力分析QR法的计算步骤及程序设计流程。通过算例计算与分析,研究节点刚域和剪切变形对巨型框架结构性能的影响,同时验证该方法及其计算程序用于巨型钢筋混凝土框架结构分析的有效性和可行性。第四章开展基于QR法的巨型组合框架结构分析研究。介绍半刚性连接基本理论,研究考虑半刚性连接的单元刚度矩阵和荷载向量及其计算,建立适用不同类型杆件的通用单元刚度矩阵。利用典型算例计算与分析,分析不同连接方式对结构性能的影响,同时验证该方法及其计算程序应用于巨型组合框架结构的有效性和可行性。第五章研究巨型框架结构地震反应分析的QR法。推导出考虑剪切变形影响的单元质量矩阵,建立巨型框架结构地震反应分析的新格式,说明该方法的程序设计流程。通过算例计算与分析,验证该方法是一种经济、有效且可行的结构分析方法,为巨型框架结构的地震反应分析提供了新思路。第六章对本文研究工作进行总结和展望,指出主要创新点和存在的不足。主要研究成果分列如下：(1)基于叁次B样条函数基函数构造方法,构造一组新的样条基函数,用于结构位移函数构造。(2)提出“等效样条划分步长”概念,利用数学取整函数,可直接由节点位置坐标确定样条结点编号,从而使不规则结构适用于QR法的简化计算。(3)基于能量变分原理,推导出考虑剪切变形效应的空间梁柱单元刚度矩阵及非节点荷载作用的固端力计算式,为编写钢筋混凝土巨型框架结构和巨型组合框架结构静力和地震反应分析程序奠定基础。(4)分析节点刚域存在时平面和空间梁柱单元刚度矩阵的表达式,指出了节点刚域对非节点荷载作用下固端力计算的影响及处理对策。(5)讨论节点任意连接方式的平面梁柱单元刚度矩阵和固端力计算式,在平面梁柱基础上,构造出考虑节点任意连接方式的空间梁柱单元刚度矩阵。(6)针对巨型组合框架结构多种类型杆件单元的情况,构造出可考虑连接方式、刚域和剪切变形影响的通用平面和空间梁柱单元刚度矩阵,以便巨型组合框架结构计算程序开发。(7)建立巨型框架结构静力和地震反应分析的新计算格式,采用MATLAB语言编写相应的计算程序。通过算例对比分析,检验相关假设及计算程序的正确性,探讨QR法用于巨型框架结构分析的有效性和可行性。
林海瑛[6]2006年在《钢筋混凝土高层连体结构非线性分析的QR法》文中认为随着高层建筑的快速发展，双塔连体结构体系越来越多地应用在高层建筑当中，本文致力于双塔连体结构的研究，首先介绍了双塔连体结构发展及其优势；其次采用QR法对双塔连体结构进行分析，建立了双塔连体结构的新的计算格式；然后对双塔连体结构进行了弹性静力分析，并同传统的有限元软件的结果进行了比较，对双塔连体结构的位置对塔楼的影响进行了研究；最后采用QR法建立了基于弹塑性应变理论和双分量模型的双塔连体结构弹塑性分析模型，分别采用增量初应力迭代法和增量法进行求解，分析了双塔连体结构的弹塑性问题，并同基于流动法则的有限元法求解的结果进行比较。结果表明，QR法是分析双塔连体结构的经济有效的方法，该方法未知量少，精度高，计算简便，易于程序实现。弹塑性应变理论避开了流动法则的缺陷，是求解结构非线性问题的科学理论。本文采用C语言编制了相应的计算程序，并调制通过。本文不仅具有理论意义，而且有工程实用价值。
郭煜[7]2003年在《高层巨型框架结构分析的QR法》文中研究说明巨型框架结构由作为主结构的巨型框架和作为次结构的楼面框架构成，它具有侧向刚度大，整体性能好，传力明确，使用空间灵活，节约材料，降低造价，施工速度快等特点，是一种集高效性、灵活性和经济性为一体的新型高层建筑结构体系，因而成为适合建造高层与超高层建筑的最有前途的结构形式之一。本文介绍了巨型框架结构的发展状况，分析了该结构体系的优点和目前巨型框架结构高层与超高层建筑为数较少的原因，对巨型框架结构体系的发展前景提出看法。然后，利用QR法对巨型框架结构进行分析，解决该结构的静力、动力及材料非线性问题，利用增量迭代法及样条无条件稳定算法分别求解弹塑性刚度方程及动力方程，建立了高层巨型框架结构分析的新的计算格式。将本文方法与有限元方法进行对比，结果表明，该方法未知量少，精度高，计算简便，适用性强，是一种经济有效的计算方法。本文不仅有理论意义，而且有工程实用价值。
周霆[8]2003年在《带水平加强层的框架—筒体结构地震响应分析》文中进行了进一步梳理在高层、超高层框架—筒体结构中设置水平加强层，是提高结构的抗侧刚度，减小结构在水平荷载作用下的楼层位移，降低筒体弯矩的有效手段，在实际工程实践中得到了广泛应用。确定加强层设置方案的理论很多，其中最有代表性的是B.S.Smith由平面模型推导出的加强层最优设置理论。本文依据此理论，对一框架—筒体结构，按不同的加强层设置方案，进行了空间有限元动力分析，做了以下几方面的研究： (1) 采用大型通用有限元分析软件ANSYS，依据有限元理论，选取合适的单元模拟结构各构件，建立起结构有限元分析模型。 (2) 对结构有限元模型进行模态分析，比较和总结了不同加强层设置方案下，结构自振特性的变化。为进一步动力分析打下基础。 (3) 采用振型分解反应谱法对结构进行水平地震动的动力分析，比较和总结了不同加强层设置方案下，结构的位移、内力的地震响应。分析了加强层对结构地震响应的影响。为此类结构的抗震设计提供了一定的参考依据和建议。 (4) 在对结构进行抗震动力分析的基础上，通过具体详细的定量分析研究，总结设置加强层对结构内力分配的影响规律，探讨水平加强层减小结构侧移、提高抗侧刚度的机理。 (5) 提出了实际工程设计中，确定加强层设置位置的建议，并给出了该结构模型设置一道水平加强层的最佳位置，可供相近工程实际参考。
赵干荣[9]2007年在《钢管混凝土框—筒结构动力特性研究》文中指出由于钢管混凝土结构具有承载力强，抗震性能优等诸多优点，近年来在高层建筑中得到越来越广泛的应用。然而，目前对于钢管混凝土的研究，还主要局限在基本构件和梁柱节点等方面，而对钢管混凝土柱组成结构体系的动力性能研究得很少。本文基于有限元的理论，对钢管混凝土框—筒结构体系的动力特性进行了较为系统的研究。首先，确定了钢管混凝土框—筒结构分析的有限元模型。对比钢筋混凝土框—筒结构和钢框架—混凝土核心筒结构对模型进行了模态分析，考查了钢管混凝土框—筒结构的自振特性：接着，应用反应谱方法和动力时程方法，分析了钢管混凝土框—筒结构在多遇地震作用下的动力特性；考虑了结构的非线性因素，对结构进行了弹塑性抗震分析，考查结构在罕遇地震作用下的动力特性；最后，分析了钢管混凝土框—筒结构参数变化对结构抗震性能的影响。研究表明：钢管混凝土用于高层建筑在承载能力、变形能力、滞回耗能等抗震性能方面有突出的优点。
陆铁坚[10]2008年在《高层建筑筒体结构理论分析及拟动力试验研究》文中认为本文结合国家自然科学基金项目(50478092、50438020),主要进行两方面研究:第一,以高层建筑筒中筒结构计算方法为研究对象,基于连续介质力学、柱壳弹性理论以及结构分析有限条元法理论,分别对高层建筑筒中筒结构静力、动力、整体稳定及二阶分析等方面进行全面系统的研究,提出了一种高层建筑筒中筒结构静力、动力、整体稳定及二阶分析计算的新方法;第二,完成了一座15层的高层钢-混凝土混合结构拟动力试验研究,并采用有限元软件对其进行非线性分析。主要研究成果如下:(1)提出了任意平面形状高层建筑筒体结构在弯曲和扭转联合作用下叁维静力分析的改进条元法,扩展了传统有限条元法应用范围。该方法根据柱壳理论构造了一种柱壳曲条,选取条元位移函数:条元内位移沿条宽方向,切向位移采用一次Langrange插值,法向位移和截面翘曲位移采用叁次Hermite插值,能较好地反应筒体受力的“剪切滞后”效应;采用一族能较好地逼近弯剪型变形曲线的正交多项式作位移基函数,克服了传统有限条元法采用悬臂梁振型函数或叁角函数作位移基函数导致基底剪应力为零的缺点。(2)提出了任意平面形状高层建筑筒体结构动力特性分析的改进条元法。该方法考虑弯扭耦联振动,推导了柱壳曲条相容质量矩阵和楼板相容质量矩阵。采用竖向无质量自由度静力凝聚法,使动力分析自由度大为减少。其自由度总数与筒体结构高度无关,只与位移函数按基函数展开时所取的项数有关。(3)提出了任意平面形状高层建筑筒体结构整体稳定及二阶分析的改进条元法。该方法在条元总势能中,计入竖向荷载产生荷载势能,由势能驻值原理,推导了柱壳曲条的几何刚度矩阵。(4)通过试验得出了7种不同地震作用工况下混合结构的顶部位移时程曲线、楼层最大位移包络图、楼层最大层间位移角图及底部剪力一顶部位移滞回曲线。大震阶段顶部位移达到结构高度的1/60,说明混合结构具有良好的极限变形能力。(5)按7度设防,在7度基本、7度罕遇地震作用下,结构处于弹性工作状态,无明显破坏特征;在8、9度罕遇地震作用下,连梁开裂,楼板及底层筒体出现裂缝,但钢框架未发生屈服,结构仍具有较大承载力;在地震波峰值加速度达到1.0g、1.6g地震作用下,连梁开裂严重,出现交叉斜裂缝,呈剪切型破坏,核心筒底部与基础连接处出现水平通缝,部分底层钢柱屈服,但结构并未完全破坏,仍具有一定的承载能力。因此,只要设计合理,钢—混凝土混合结构具有良好的抗震性能,能实现“小震不坏、中震可修、大震不倒”的设计目标。(6)通过试验得出了7种不同地震作用工况下混合结构水平力分担曲线。此类结构在弹性阶段,心筒承担大部分的水平力,随着心筒开裂,内力发生重分布,钢框架承担水平力增加,且随着地震加剧,钢框架承担水平力比例不断增大,钢框架起到了抗震第二道防线的作用。(7)采用有限元软件对混合结构在7种不同地震作用工况下破坏过程进行了数值模拟,得到了顶部位移时程曲线、水平力分担曲线和结构损伤破坏过程,其规律与试验结果吻合良好,试验结果验证了有限元分析的正确性。因此,对一些大型复杂结构可用有限元理论模拟地震作用下结构的破坏过程。
参考文献：
[1]. 高层建筑筒体结构地震响应的QR法分析[D]. 禤强. 广西大学. 2004
[2]. 高层筒体结构分析的QR法[D]. 张庆章. 广西大学. 2007
[3]. 高层巨型结构分析的QR法[D]. 王继兵. 广西大学. 2007
[4]. 高层钢—混凝土混合结构研究和设计的若干问题[D]. 李丕宁. 广西大学. 2006
[5]. 结构分析QR法及其在超高巨型框架结构中的应用研究[D]. 潘文军. 合肥工业大学. 2015
[6]. 钢筋混凝土高层连体结构非线性分析的QR法[D]. 林海瑛. 广西大学. 2006
[7]. 高层巨型框架结构分析的QR法[D]. 郭煜. 广西大学. 2003
[8]. 带水平加强层的框架—筒体结构地震响应分析[D]. 周霆. 西南交通大学. 2003
[9]. 钢管混凝土框—筒结构动力特性研究[D]. 赵干荣. 西南交通大学. 2007
[10]. 高层建筑筒体结构理论分析及拟动力试验研究[D]. 陆铁坚. 中南大学. 2008