基于高层结构变刚度空间协同分析及抗震优化研究

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1、上海大学硕士学位论文高层结构变刚度空间协同分析及抗震优化研究姓名：贾园申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：朱杰江20070401卜海大学硕士学位论文摘要高层建筑是反映城市经济繁荣和社会进步的重要标志，随着社会经济的蓬勃发展，特别是城市建设的发展，高层建筑在我国得到了越来越广泛的应用。高层建筑投资大、建设周期长，对其进行优化设计以期获得最优结构方案一直是结构设计人员所努力的，它不仅对结构受力的合理性、新型结构形式的研究和推广具有十分重要的科学意义，而且具有显著的经济效益。本文假定高层结构在同

2、一楼层高度处，各墙肢、柱的水平位移、转角和曲率相等，将其简化处理成一根等效柱。然后以楼层划分单元，采用空间协同法对结构进行分析。每片抗侧力结构在各楼层处仅有两个自由度(侧移和转角)，整个结构较用～般的矩阵分析方法自由度大大减少，又能适用于刚度多阶变化的情况，克服了其它方法的缺点。同时，将本文方法求得的计算结果与其他有限元方法进行比较，证明了该法的可靠性。本文还对结构进行了动力分析，并考虑了结构在地震作用下的扭转耦联振动。最后，对结构进行抗震优化，以地震作用基底剪力最小为目标函数，提出了一套结构抗

3、侧刚度优化设计方法，使优化的结构更符合实际结构设计要求。关键词：结构优化，抗震分析，抗侧刚度，变刚度，等效柱，高层结构，空间协同分析V上海大学硕士学位论文ABSTRACTThetallbuildingistheimportantsignwhichreflectstotheprosperityofthecity’Seconomyandtheprogressofthesociety．Withtherapidgrowthofsocialeconomic，especiallythegrowthofthe

4、urbanconstruction，thetallbuildingismoreandmorewidelyusedinOurcountry．Asthebiginvestmentandlongconstructionperiodintallbuilding，designersmakegreateffortstoOveanoptimaldesigninordertoachievethebeststructurallayout．Itnotonlyhasveryimportantscientificmea

5、ningtotherationalforceofthestructure，promoteandreserachonthenewtypestructureforms，butalsohasremarkableeconomicbenefits．Thispaperassulnesthathorizontaldisplacements，anglesandcurvaturesofthewallsandthecolumnsarethesameinthesamelevelofthetallstructure．T

6、henthewallsandthecolumnsCanbethinkedasequivalentcolumns．Thewholestuctureisdividedineverylevelandthemutualaffectionanalysisisusedtoanalyzetheforceofthestructure．Thereareonlytwofreedomdegrees(1ateraldisplacementsandangles)．Sothefreedomdegreesofthewhole

7、structurearereduced．Atthesametime，itCanbeusedinanalyzingthefoeceofthestructurewhoselateralstiffnessisvariable．ThenIcomparetheresultsofthismethodwiththatoftheothermethod．ItCanbeseenthismethodiSreliable．Inthispaperthestructureisanalyzedwithdynamicmetho

8、dandisanalyzedundertorsionalvibrationoftheearthquake．Finally,theminimizeearthquakeshearistookasobjectivefunctionandanewstiffnessoptimizationmethodispresented．ThismethodC0almadethestructuremoresatisfactorytothedesignrequirementsoftheactualstructure．Ke