超高层钢结构建筑动力特性与抗震性能的有限元分析

结构动力特性测试方法及原理

结构动力特性的测试方法及应用(讲稿) 一. 概述每个结构都有自己的动力特性，惯称自振特性。了解结构的动力特性是进行结构抗震设计和结构损伤检测的重要步骤。目前，在结构地震反应分析中，广泛采用振型叠加原理的反应谱分析方法，但需要以确定结构的动力特性为前提。n 个自由度的结构体系的振动方程如下： [][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+? ?????+?????? 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵，均为n 维矩阵； {})(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵；{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵；{} )(t y &为速度响应的n 维随机过程列阵；{})(t y && 为加速度响应的n 维随机过程列阵。表征结构动力特性的主要参数是结构的自振频率f （其倒数即自振周期T ）、振型Y(i)和阻尼比ξ，这些数值在结构动力计算中经常用到。任何结构都可看作是由刚度、质量、阻尼矩阵（统称结构参数）构成的动力学系统，结构一旦出现破损，结构参数也随之变化，从而导致系统频响函数和模态参数的改变，这种改变可视为结构破损发生的标志。这样，可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损，进而提出修复方案，现代发展起来的“结构破损诊断”技术就是这样一种方法。其最大优点是将导致结构振动的外界因素作为激励源，诊断过程不影响结构的正常使用，能方便地完成结构破损的在线监测与诊断。从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测量方法已有几十年发展历史，积累了丰富的经验，振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展也很快。随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高，结构的振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境激振来监测，并可得到比较精确的结构动态特性（如频响函数、模态参数等）。目前，许多国家在一些已建和在建桥梁上进行该方面有益的尝试。测量结构物自振特性的方法很多，目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试法和自由振动法。稳态正弦激振法是给结构以一定的稳态正弦激励力，通过频率扫描的办法确定各共振频率下结构的振型和对应的阻尼比。传递函数法是用各种不同的方法对结构进行激励（如正弦激励、脉冲激励或随机激励等）,测出激励力和各点的响应，利用专用的分析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数，进而可以得出结构的各阶模态参数（包括振型、频率、阻尼比）。脉动测试法是利用结构物（尤其是高柔性结构）在自然环境振源（如风、行车、水流、地脉动等）的影响下，所产生的随机振动，通过传感器记录、经谱分析，求得结构物的动力特性参数。自由振动法是:通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定的初位移后突然释放，使之产生一个初速度，以激发起被测结构的自由振动。以上几种方法各有其优点和局限性。利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率和阻尼比,但其缺点是，采用单点激振时只能求得低阶振型时的自振特性，而采用多点激振需较多的设备和较高的试验技术；传递函数法应用于模型试验，常常可以得到满意的结果，但对于尺度很大的实际结构要用较大的激励力才能使结构振动起来，从而获得比较满意的传递函数，这在实际测试工作中往往有一定的困难。利用环境随机振动作为结构物激振的振源，来测定并分析结构物固有特性的方法，是近年来随着计算机技术及FFT 理论的普及而发展起来的，现已被广泛应用于建筑物的动力分析研究中，对于斜拉桥及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用。斜拉桥或悬索桥的环境随机振源来自两方面：一方面指从基础部分传到结构的地面振动及由于大气变化而影响到上部结构的振动（根据动力量测结果，可发现其频谱是相当丰富的，具有不同的

浅谈超高层建筑钢结构加工与安装技术

浅谈超高层建筑钢结构加工与安装技术发表时间：2019-06-11T15:18:48.083Z 来源：《建筑模拟》2019年第14期作者：李小弟 [导读] 钢结构本身就以其刚度大等特点被应用在众多建筑工程中，尤其是现在的超高层建筑中应用的比较多。李小弟身份证号：4600041987****001X 摘要：钢结构本身就以其刚度大等特点被应用在众多建筑工程中，尤其是现在的超高层建筑中应用的比较多。超高层的钢结构安装技术有很大的难度，而且施工工艺也比较复杂，对施工技术有很大的要求，在施工的时候要综合考虑到建筑结构特点、施工单位技术水平以及施工现场各种施工环境，然后再制定科学的施工设计。由于施工难度大，所以在加工制造和安装的时候都要控制好施工技术，确保建筑的稳定性。本文分析了超高层建筑中钢结构在制造和安装技术上的相关问题。关键词：超高层建筑；钢结构；加工技术；安装技术引言：近年来，以钢结构为主要原料的建筑，凭借其在环境保护、节约能源、工业生产等方面明显优于砖混结构的优势，在房屋建筑中的利用率越来越高。如具有良好的抗震性和空间感、超快的施工速度、能源消耗量低、可重复利用以及较小的占地面积等特点。虽然是一种比较新兴的建筑体系，但是目前高层建筑钢结构的发展愈发成熟，有不断成为主流结构的总体趋势，同时也是以后超高层建筑的一个发展方向。 1、超高层建筑的定义及钢结构应用现状 1.1超高层建筑的定义通常情况下，超高层建筑是指高度在 100 米以上，层数在 40层以上的建筑。超高层建筑是现代科技的产物，将钢结构应用于超高层建筑中，有利于超高层建筑的标准整体结构强度要求的实现。 1.2超高层建筑钢结构应用现状在发达国家中，运用钢结构完成超高层建筑施工已经成为一种普遍现象。钢结构建筑在日本的建筑总量中占据了 50% 的比例。近年来，我国的钢结构产业的发展速度较快，2012 年，我国钢结构的总产量达到了 3000 万吨。但目前我国钢结构的加工技术和安装技术水平相对较低，人们对钢结构的认识较少。与发达国家相比，我国的超高层钢结构应用存在着较大的发展空间。但我国的钢材规格不齐全，使用率相对较低，超高层建筑中可以选择的钢的种类较少。在钢板加工等方面的技术相对较为薄弱，并且在某些方面存在着一些质量问题。为了将钢结构更好地运用到超高层建筑施工中，需要对以上问题进行解决。 2、超高层建筑钢结构的加工技术解析超高层建筑中要求要有比较高的钢结构加工技术。如在钢结构的内部，需要对结构件的表面粗糙程度、具体材质以及影响到材料的气密性的相关内容等进行严格的各种检测。而且超高层建筑有不同于一般建筑的特点，在建筑的结构件的加工、选材等众多方面要求更高且需要注意的事项更多。 2.1 构件加工制作的整体流程钢结构高层建筑工程有很大的工作量。钢结构构件有多种结构形式，主要表现为箱型构件、T 型构件和 H 型构件等。构件的焊接工序非常繁琐，同时要求也很严，体现在：焊接要有较大的变形、很多的熔透焊位置以及高质量的焊缝等。一般而言箱型构件由于其内隔板很少，在焊接过程中非常容易发生扭曲和变形。为了确保焊接的最终质量和变形程度、构件的尺寸精细合理以及避免层状性撕裂出现，有效的焊接工艺指标和措施尤为重要，这也是此类建筑工程加工技术中面临的难题。钢结构高层建筑工程中的许多主要构件大多是在工厂里面加工制作而成，基本的加工流程如下：做好技术上的准备→采购与复验材料→钢材的前期加工→对杆件进行加工→整体节点的组装→进行涂装→最终运输。 2.2 工程焊接焊接的方法选择应考虑整体工艺流程和钢柱的结构等，优先选用有先进配置的焊接方法和设备装置。如对于加劲板和内部的隔板的焊接，宜采用二氧化碳气体保焊法。需要注意的是，要保证保焊焊丝应符合国家的相关规定，且二氧化碳气体的纯度和含水量不能异于一定指标。 3、超高层建筑钢结构的安装技术 3.1预埋件的安装。施工本工程预埋件是由钢板、预埋螺栓和矩形短柱构成的一种长方形结构，总质量为10.8t，总长度为6.9m，最大埋件截面积为1200mm×1200mm×50mm。由于一些埋件的质量很大，需要使用塔吊来进行施工。在安装过程中需要做好以下几方面的控制。 3.2标准节框架的安装。超高层钢结构标准节框架的施工一定情况下代表着超高层钢结构框架施工的主动权，其安装方法通常分为节间综合安装法和按构件分类大流水安装法。前者节间综合安装法是选择一个区间作为标准区间，安装4根钢柱构成空间标准间，按照施工进程逐渐扩大框架，最终完成施工。 3.3特殊节框架的安装。特殊节框架指不用于标准节的框架，如底层大厅和屋顶花园层等等，由于超高层建筑中建筑和结构的特殊要求，施工技术方案也应有所不同。对于网架结构，由于内部结构跨度较大且多位于高层建筑或旁边，施工难度较大，一般采用“地面拼装，整体提升”“搭设平台，高空散装”的安装方法。 3.4钢柱的安装。管柱安装应在分析下层杯口偏离网络线的位置数据后，确定管柱的偏移和倾斜数据，据此数据进行安装。根据钢管柱截面高度变化形式及钢柱的分节长度，每3层浇筑一次，浇筑高度约为12.3m。混凝土采用立式高位抛落无振捣法，利用混凝土下落时产生的动能达到振实混凝土的目的。当浇捣至8.3m高度时，上端4m范围采用振捣器内部振捣振实。一次抛落的混凝土量最好在0.7m 3 左右，用料斗装填或设置浇筑漏斗，料斗的下口尺寸应比钢管内径小100～ 200mm，以便混凝土下落时，排出管内空气。现场利用1.2m 3 吊斗进行浇筑，并在拟浇筑混凝土的钢柱顶部布置高500m，边长lm的漏斗进行下料，漏斗下口边长为160～ 180mm，进入钢柱内的斗口高度约200mm。 3.5安装钢梁。由于本项目中需要安装的钢梁数量非常多，则需随钢柱一起进行安装。临近钢柱安装好以后，将钢梁和钢柱连接到一起

结构动力分析

【结构工程的软件时代】结构工程已全面进入软件时代，结构工程师要从繁琐的重复劳动中解脱出来，培养结构概念和体系，锻炼结构整体思维。《结构概念和体系》是国际著名的结构大师林同炎广为流传的著作。相信大多数从事建筑结构的工程人员都或多或少读过这本书。其实，这本书可以说是结构工程师的必修课。从事结构工作，很重要的一点就是在工作中培养结构概念体系和整体性思维的方法。这对于结构工程师来讲，是十分重要的。如今的软件技术已相当发达，很多繁琐的工作都可以通过软件完成，甚至于智能化到了“一键式完成”的地步。设想，如果在软件再这么智能化而且功能强大下去，到时候，只要输入基本的设计参数和经济指标，按一个回车键，软件就将建筑方案设计、结构方案设计、施工图设计全部一条线完成出来了，那么对结构工程师来说不是一场灾难嘛。软件取代所有主要工作，技术人员不就要下岗了啊。所以，我认为，从一个角度来讲，结构工程软件时代的到来，意味着结构工程师的一场“危机”。如何在这场即将到来的危机面前“明哲保身”，做软件所不能做到的事情是很关键和重要的，什么最关键而重要，我认为就是结构的概念和体系思维，这个才是将来结构工程师的价值所在，而这恰恰是软件所难以做到的。闲话暂放，言归正传。这篇博客将粗浅地探讨结构动力学问题的概念和体系问题。之所以关注结构动力学问题，一是因为结构静力学研究已比较成熟，林同炎前辈的《结构概念和体系》一书中已阐明很完善精辟了，二是因为现阶段工程结构抗震问题是研究的热点和前沿，这个时代里不懂工程抗震概念的结构工程师很难成为一个好工程师。构件→结构→结构体系，整体性思维，需要工程实践的锻炼以及不断思考的积累。在实践中，反复向自己提问是培养结构概念的一个好方法。比如，问自己什么叫振型分解法？有哪些假定？什么叫时程分析法？有哪些优缺点？……这样积累下来，很多概念就越辩越明，结构的概念也就逐渐得到建立。【结构动力分析的分类】结构动力分析主要包括：特征值分析、反应谱分析、时程分析三大块。特征值分析也称结构自振特性分析，主要求解结构的自振周期和振型向量。反应谱分析基于振型分解反应谱理论，是一种工程上最常用的计算地震作用下结构动力响应方法，但这种方法只限于线弹性结构，弹塑性阶段振型分解法不再适用。时程分析包括线弹性时程分析和弹塑性时程分析两大类，与振型分解法的主要区别在于采用实测的地震波输入结构计算结构的响应，弹塑性时程分析具体还可分为静力弹塑性时程分析（也称Pushover分析）和动力弹塑性时程分析两类。上述结构动力分析中，特征值分析和反应谱分析比较常用。而时程分析一般仅针对重要建筑以及体型非常复杂的建筑。小震水准下可进行结构线弹性时程分析，大震水准下需要采用结构弹塑性时程分析方法。现阶段，弹塑性时程分析还属于工程上比较前沿的分析内容，还属于一部分实力较强的设计院和科研机构的“专利业务”。当然，我认为随着结构技术人员水平的不断提高，以及软件技术的发达，结构弹塑性时程分析在将来将会越来越普及，甚至成为结构设计人员的“家常便饭”。【特征值分析】特征值分析也称结构自振特性分析，因为在数学上这个问题属于齐次线性方程组特征值的求解问题，故亦称特征值分析。其目的是求解结构的自振周期和振型。以前曾经碰到这样一个很有意思的概念问题：结构的阻尼比越大，那么结构的自振周期是减小还是增大呢？概念不清就很容易产生混乱。其实，结构的自振特性均是指无阻尼自由振动的特性值，因此不存在阻尼的影响问题。还有一个问题就是什么是振型？虽然我们经常提振型这个概念，不少人一时半会答不上来。从概念上讲，振型是结构发生无阻尼自由振动时各质点的相对位移，

结构动力特性测试方法及原理

结构动力特性的测试方法及应用(讲稿) 一. 概述每个结构都有自己的动力特性,惯称自振特性。了解结构的动力特性就是进行结构抗震设计与结构损伤检测的重要步骤。目前,在结构地震反应分析中,广泛采用振型叠加原理的反应谱分析方法,但需要以确定结构的动力特性为前提。n 个自由度的结构体系的振动方程如下: [][][]{}{})()()()(...t p t y K t y C t y M =+??????+?????? 式中[]M 、[]C 、[]K 分别为结构的总体质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵,均为n 维矩阵;{} )(t p 为外部作用力的n 维随机过程列阵;{})(t y 为位移响应的n 维随机过程列阵;{})(t y &为速度响应的n 维随机过程列阵;{})(t y && 为加速度响应的n 维随机过程列阵。表征结构动力特性的主要参数就是结构的自振频率f (其倒数即自振周期T )、振型Y(i)与阻尼比ξ,这些数值在结构动力计算中经常用到。任何结构都可瞧作就是由刚度、质量、阻尼矩阵(统称结构参数)构成的动力学系统,结构一旦出现破损,结构参数也随之变化,从而导致系统频响函数与模态参数的改变,这种改变可视为结构破损发生的标志。这样,可利用结构破损前后的测试动态数据来诊断结构的破损,进而提出修复方案,现代发展起来的“结构破损诊断”技术就就是这样一种方法。其最大优点就是将导致结构振动的外界因素作为激励源,诊断过程不影响结构的正常使用,能方便地完成结构破损的在线监测与诊断。从传感器测试设备到相应的信号处理软件,振动模态测量方法已有几十年发展历史,积累了丰富的经验,振动模态测量在桥梁损伤检测领域的发展也很快。随着动态测试、信号处理、计算机辅助试验技术的提高,结构的振动信息可以在桥梁运营过程中利用环境激振来监测,并可得到比较精确的结构动态特性(如频响函数、模态参数等)。目前,许多国家在一些已建与在建桥梁上进行该方面有益的尝试。测量结构物自振特性的方法很多,目前主要有稳态正弦激振法、传递函数法、脉动测试法与自由振动法。稳态正弦激振法就是给结构以一定的稳态正弦激励力,通过频率扫描的办法确定各共振频率下结构的振型与对应的阻尼比。传递函数法就是用各种不同的方法对结构进行激励(如正弦激励、脉冲激励或随机激励等),测出激励力与各点的响应,利用专用的分析设备求出各响应点与激励点之间的传递函数,进而可以得出结构的各阶模态参数(包括振型、频率、阻尼比)。脉动测试法就是利用结构物(尤其就是高柔性结构)在自然环境振源(如风、行车、水流、地脉动等)的影响下,所产生的随机振动,通过传感器记录、经谱分析,求得结构物的动力特性参数。自由振动法就是:通过外力使被测结构沿某个主轴方向产生一定的初位移后突然释放,使之产生一个初速度,以激发起被测结构的自由振动。以上几种方法各有其优点与局限性。利用共振法可以获得结构比较精确的自振频率与阻尼比,但其缺点就是,采用单点激振时只能求得低阶振型时的自振特性,而采用多点激振需较多的设备与较高的试验技术;传递函数法应用于模型试验,常常可以得到满意的结果,但对于尺度很大的实际结构要用较大的激励力才能使结构振动起来,从而获得比较满意的传递函数,这在实际测试工作中往往有一定的困难。利用环境随机振动作为结构物激振的振源,来测定并分析结构物固有特性的方法,就是近年来随着计算机技术及FFT 理论的普及而发展起来的,现已被广泛应用于建筑物的动力分析研究中,对于斜拉桥及悬索桥等大型柔性结构的动力分析也得到了广泛的运用。斜拉桥或悬索桥的环境随机振源来自两方面:一方面指从基础部分传到结构的地面振动及由于大气变化而影响到上部结构的振动(根据动力量测结果,可发现其频谱就是相当丰富的,具有不同的脉动卓越周期,反应了不同地区地质土壤的动力特性);另一方面主要来自过桥车辆的随机振动。

超高层钢结构工程安装施工的重点难点及对策

论高层超高层钢结构工程安装施工的重点、难点及对策摘要：高层超高层钢结构工程的安装施工控制是一项艰巨而复杂的技术。对工程的质量和进度有很大的影响。本文从国内外高塔学习、实践（迪拜塔/700米；广州新电视塔/610米等等）进行了总结，对塔吊选择、布置及装拆、吊装、测量控制、焊接技术、安全施工等为高层超高层钢结构工程安装施工控制中的重点、难点及对策等进行了全面分析与总结。关键词：塔吊选择测量控制高塔 1.前言当今世界高层与超高层钢结构安装工程方兴未艾，大有“欲与天公试比高”之势。迪拜塔高700米；广州新电视塔高度为610米；台北101大楼高度509米；上海环球金融中心高度492米；上海东方明珠塔高度468米；马来西亚国家石油大厦（双峰塔）高度452 米；广州双子塔高度430米；上海金茂大厦高度421米；广州中信广场高度391米；深圳地王大厦高度384米；台湾高雄85大楼高度378米；东北地区大连双子塔最高263米；安徽国际金融中心242米；厦门洪文世界山庄188.51米。国内外高层与超高层钢结构工程的出现是人类美好愿望、社会需求、科技进步和经济发展的完美结合。我国现有高层建筑162000多栋，其中超过100米的超高层建筑就有1500余栋，多数为钢结构。如上海：超高层建筑达400多栋，建筑数量已经远远超过中国香港，成为全球高楼建筑数量第一的城市。又如广州：18层以上建筑有7000多座。重庆高层建筑达10754座。超高层建筑能有效解决城市空间问题，对于“寸土寸金”的上海来说，超高层建筑的建造是适合城市发展需要的。高层与超高层钢结构一般都具备结构新颖独特、技术要求高、工期紧、吊装、焊接与连接工程量大、施工难度大、危险性大、安全防护困难等特点。但是，在发展超高层建筑的过程中，要在经济效益与城市环境、当前需求与可持续发展之间找到平衡点。 2.塔吊的选择塔吊是高层超高层钢结构工程安装施工的核心设备，其选择与布置要根据钢结构体系的特点、外形尺寸、场地的布置、现场条件、安装施工队伍的技术力量及钢结构的重量等因素综合考虑，并保证塔吊装拆的安全、方便、可靠。并且有专项装拆方案。塔吊有内爬塔和附着式自升外爬塔两种，按照塔吊使用安全、经济、方便、可靠的原则，建议优先选用内爬塔。因内爬塔有如下优点：（1）有效施工能力大。内爬式塔式起重机安装在建筑物内部（电梯井

超高层钢结构建筑施工工艺控制要点分析

超高层钢结构建筑施工工艺控制要点分析摘要：经济的发展，带动了建筑行业的进步，随着施工技术的不断进步，超高层建筑也不断涌现，成为了目前建筑施工的主要模式。钢结构作为建筑施工中不可或缺的一部分，其在进行施工的时候，需要对于每环节进行科学的控制，以保证钢结构施工质量。本文主要是对于超高层建筑钢结构施工的施工工艺控制要点进行了简单的分析介绍。关键字：超高层；钢结构；建筑施工工艺；控制要点超高层建筑是当代科学技术发展的产物超高层建筑的存在，不仅仅代表一个国家的建筑施工水平，在一定程度上也可以展现出一个国家的经济发展水平，一些超高层建筑的存在已经成为一个城市亮丽的景观，展示着属于自己独一无二的特色。在超高层建筑的施工过程中，钢结构是不可或缺的一部分，所以在施工中，对于其施工要点进行科学的管控，就显得尤为重要。只有保证了钢结构施工的质量，才能确保整个超高层建筑施工的稳定性，为超高层施工提供坚实的保障。 1、超高层建筑钢结构施工主要特点超高层建筑的施工是一个长期的工作，在施工中需要许多技术的共同支持，其建设可以体现出施工企业的整体技术水平以及施工管理情况，具体的施工特点如下：（1）投资较大，工期较长。在超高层建筑的施工中，由于其规模较大，需要的钢架构材料有很多，所以在进行施工的时候，对于施工企业来说，材料投资以及人工设备投资较大资金压力极重，而且在施工的时候，由于其高度较高，越高施工越困难，是一个长期的战斗，给施工企业带来了很大的压力。（2）钢结构工程量大，构件多。在超高层的钢架构施工过程中，在施工中，钢材料数量多，而且种类复杂，但是在施工中，并没有足够的长度存放钢结构，所以也不能保证可以实现对于每一个结构的合理分类。（3）使用交叉施工模式，在钢结构的建筑施工中，主要采用了交叉模式的施工，有效地减小了施工难度，并且对于保证施工质量也有重要意义。（4）超高层建筑施工安装标准较高。在超高层的施工中，由于其危险系数较高，所以在进行施工的时候，对于其安装的要求标准相较于其他建筑施工更高，而且在材料的使用过程中，对于其焊接以及测量等施工工艺的施工都提出了较高的要求。（5）可以影响施工效果的因素过多。由于超高层建筑施工存在的变数较大，设计工艺环节较多，所以在施工中，一旦出现钢结构的变形、沉降等都会给施工效果带来不良的影响，天气环境因素以及混凝土浇筑施工等也会影响施工质量。（6）施工场地给施工平面布置带来了困难。超高层建筑的施工多是在繁华地段，其在进行施工的时候，会受到交通、场地的限制，不能保证施工可以提供较大的使用面积，所以在进行施工的时候，进行施工平面铺设较为困难。 2、超高层建筑钢结构施工控制要点分析 2.1施工前准备工作（1）技术准备工作。在施工之前需要对于施工场地进行合理的考察，将设计与实际施工进行合理的融合，以保证施工可以达到设计预期的效果。并且要在施工前对于整个施工的验收标准进行规范制定，在施工流程、施工安全等方面也要制定详细的计划。在进行施工前要对于施工工艺以及施工设备进行仔细的考核检查，避免问题的存在给后续的施工带来不必要的麻烦。（2）吊装准备目前国内超高层建筑钢结构施工在选用吊装施工机械主机时，几乎全部采用自升式塔式起重机，自升式塔式起重机可分为内爬式和外附式两种。特别要注意的事随着起重高度的增加，吊机的实际起重量会减小。（3）现场准备超高层建筑钢结构工程在施工安装前现场的准备工作有：钢构件（包括零部件、连接件等）的验收、测量仪器及丈量器具的准备、基础复测、构件运输、构件堆放、构件堆场以及安排设备工具材料和组织施工力量等。

结构动力特性试验

第七章结构动力特性试验 7.1概述建筑结构动力特性是反映结构本身所固有的动力性能。它的主要内容包括结构的自振频率、阻尼系数和振型等一些基本参数，也称动力特性参数或振动模态参数。这些特性是由结构形式、质量分布、结构刚度、材料性质，构造连接等因素决定，但与外荷载无关。建筑结构动力特性试验量测结构动力特性参数是结构动力试验的基本内容，在研究建筑结构或其他工程结构的抗震、抗风或抗御其它动荷载的性能和能力时，都必须要进行结构动力特性试验，了解结构的自振特性。 1．在结构抗震设计中，为了确定地震作用的大小，必须了解各类结构的自振周期。同样，对于已建建筑的震后加固修复，也需了解结构的动力特性，建立结构的动力计算模型，才能进行地震反应分析。 2测量结构动力特性，了解结构的自振频率，可以避免和防止动荷载作用所产生的干扰与结构产生共振或拍振现象。在设计中可以便结构避开干扰源的影响，同样也可以设法防止结构自身动力特性对于仪器设备的工作产生干扰的影响，可以帮助寻找采取相应的措施进行防震，隔震或消震。 3．结构动力特性试验可以为检测、诊断结构的损伤积累提供可靠的资料和数据。由于结构受动力作用，特别是地震作用后，结构受损开裂使结构刚度发生变化，刚度的减弱使结构自振周期变长，阻尼变大。由此，可以从结构自身固有特性的变化来识别结构物的损伤程度，为结构的可靠度诊断和剩余寿命的估计提供依据。建筑结构的动力特性可按结构动力学的理论进行计算。但由于实际结构的组成，材料和连接等因素，经简化计算得出的理论数据往往会有一定误差。对于结构阻尼系数一般只能通过试验来加以确定。因此，建筑结构动力特性试验就成为动力试验中的一个极为重要的组成部分，而引起人们的关注和重视。结构动力特性试验是以研究结构自振特性为主，由于它可以在小振幅试验下求得，不会使结构出现过大的振动和损坏，因此经常可以在现场进行结构的实物试验，正如本章所介绍的试验实例。当然随着对结构动力反应研究的需要，目前较多的结构动力试验，特别是研究地震，风震反应的抗震动力试验，也可以通过试验室内的模型试验来测量它的动力特性。结构动力特性试验的方法主要有人工激振法和环境随机振动法。人工激报法又可分为自由振动法和强迫振动法。人工激振法是一种早期使用的方法，试验得到的资料数据直观简单，容易处理；环境随机振动法是一种建立在计算机技术发展基础上采用数理统计处理数据的新方法，由于它是利用环境脉动的随机激振，不需要激振设备，对于现场测试特别有利。以上任何一种方法都能测得结构的各种自振特性参数，由于计算机技术的发展和数据分析专用仪器的普及使用，为各种方法所测得的资料数据提供了快速有效的处理分析条件。 7．2人工激振法测量结构动力特性 7．2．且结构自振频率测量一、自由振动法在试验中采用初位移或初速度的突卸或突加荷载的方法，使结构受一冲击荷载作用而产生自由振动。在现场试验中可用反冲激振器对结构产生冲击荷载；在工业厂房中可以通过锻锤、

某装备结构动态特性分析

技术篇 2007年第十期某装备结构动态特性分析霍红 (中北大学,太原 030051) 摘要:利用试验模态分析法获得了某机枪结构的模态参数,分析了机枪的动态特性,并通过基于模态试验的灵敏度分析方法,获得了影响该机枪动态特性的敏感部位,为改善机枪动态特性提供了依据. 关键词:机枪;灵敏度分析;动态特性;分析中图分类号:TP302.7 文献标识码:A 文章编号:1005 8354(2007)10 0001 02 Analysis on structural dyna m ic characteristics for certai n equi p m e nt HUO H ong (N orth U n i ve rs i ty o f Ch i na ,T a i yuan 030051,Chi na) Abstract :A ccor ding to modal analysism etho d,modal parametersw ere derived and structural dynam ic charac teristics were analyzed.U sing sensitivit y analysis of model test ,t he dyna m ic characteristics and sensitive p oints of a m achine gun were obt ained.These woul d be used to i m prove dyna m ic propert y of t hemachine gun. K ey words :machine gun;sensitivity analysis ;struct ural dyna m ic characteristics ;analysis 收稿日期:2007 08 22 作者简介:霍红(1968 ),女,实验师,研究方向:火炮、自动武器与弹药工程. 0 引言当今为提高自动武器的机动性,广泛采用弹性枪架,但随着重量的减轻,武器系统的振动加剧.而武器系统的振动又直接影响到射击精度,特别是弹丸出膛口时的横向位移、横向速度以及弹丸初始扰动等对武器射击精度影响尤其明显 [1] .为此,需掌握武器系统的固有特性,为分析和优化机枪的动力学特性提供依据,以提高其射击精度.而系统固有特性一般可由理论分析方法和试验方法获得,前者是利用有限元分析法,后者是利用试验模态分析法,随着试验技术的发展和测量仪器精度的提高,利用试验模态分析法得到的结果越来越受到重视,并且常常作为验证有限元模型正确性的主要依据,所以,常采用理论分析和试验两种方法相结合建立模型 [1,2] ,以获得接近实际的结果,为进一步分析如结构修改设计及结构动力特性优化设计提供良好的基础.本文以某机枪为例,采用试验模态分析法识别机枪系统的模态参数和分析其动态特性,并在此基础上进行了灵敏度分析,获得机枪动力学特性对各参数变化的灵敏度,为机枪的动力学特性优化设计提供依据. 1 机枪结构试验模态分析 1.1 模态测试系统模态测试系统基本由以下几部分组成:激励部分、信号测量和数据采集部分、信号分析和频响函数估计部分 [3] .其测试系统框图见图1所示. 图1 机枪模态试验系统框图 1

超高层钢结构安装工法

超高层钢结构安装工法目录 1、前言 2、工法特点 3、适用范围 4、工艺原理 5、施工工艺流程及操作要点 6、材料与设备 7、质量控制 8、安全措施 9、环保措施 10、效益分析 11、应用实例 12、实例图片

1、前言超高层钢结构建筑施工在我国起步较晚，成熟及可借鉴的经验不多。近年来，许多“高、大、新、尖”的现代化建筑如雨后春笋般耸立，成为国民经济高速发展的重要标志。而钢结构因其自重轻、施工周期短、抗震能力强等优势和特点被人们广泛应用于高层尤其是超高层建筑中。四平昊华电石渣2500t/d熟料新型干法水泥生产线窑尾预分解系统工程钢结构安装中取得的重大成功，仅用90天的工期便“安全、优质、高速”地完成了窑尾预分解系统工程钢结构施工任务。受到业主及各界的高度赞誉，填补了我公司在超高层钢结构施工中的空白。 2、工法特点 2.1 四平昊华电石渣2500t/d熟料新型干法水泥生产线窑尾预分解系统工程，自1 3.9米以上即为全钢结构框架，高度98.3米。建筑面积15.5米*16.5米。立柱不同高度层规格分别为φ950×20、16，材质Q345B，管内浇筑C40混凝土)，立柱采用钢砼形式，钢管本身作为浇筑混凝土的模板。减少了支模的工作量，节省了大量模板及脚手架。免去了钢筋下料、切断、弯曲、绑扎、成型一系列工艺过程，简化了施工工艺。 2.2 使混凝土浇筑变得非常容易，同时也能保证砼浇筑的速度，各层平台的钢梁采用H钢，柱间支撑采用Φ450×12、Φ480×12、Φ530×14的钢管。 2.3 针对性强。工法针对超大直径钢管混凝土柱的钢管重、管径大、定位难、接头精度不易保证等特点而制定，并结合其工厂加工、预拼装、分段运输、现场安装等施工要求， 2.4 操作方便，安装快捷，施工质量可靠。超大直径钢管在工厂成型，经过制作、检验的严格把关，能保证出厂质量；而工法中的钢管柱定位、节点安装等具体措施简单、操作容易，并能有效利用现有技术设备，

机床动力学特性研究

机床动力学特性研究摘要介绍机床主轴系统动力学和基于非线性的数控机床结合部动力学特性的研究进展以及基于空间统计学的机床动力学特性。主轴系统的建模、动态特性的研究方法、轴承参数及加工条件等多种因素对机床主轴动力学特性的影响方面作了系统阐述,简要介绍主轴系统的优化设计方法以及结构改进。由于结合部存在着变刚度、变阻尼、迟滞等非线性行为，因此文章指出只有从非线性动力学角度研究结合部，才能适应研发高档数控机床的需要。并明确了从非线性角度研究结合部的主要研究内容和可以采用的研究方法。 abstract This paper introduces the dynamics of machine tool spindle system and the dynamic characteristics of CNC machine tool joints based on nonlinearity, and the dynamic characteristics of machine tools based on spatial statistics. The main shaft system modeling, the dynamic characteristic research method, the bearing parameter and the processing condition and so on many kinds of factors to the machine tool spindle dynamics characteristic aspect has made the system elaboration, briefly introduced the spindle system optimization design method as well as the structure improvement. Due to the non-linear behaviors such as variable stiffness, variable damping and hysteresis in the joint, it is pointed out that only by studying the joint part from the non-linear dynamics, can we meet the needs of high-end CNC machine tools. And the main research contents and the research methods that can be used are studied from the non-linear angle. 前言：众所周知，在机床加工过程中，振动的危害极大，尤其对于超精密机床。使用金刚石刀具作超精密切削时，要求机床工作极其平稳，振动极小，否则很难保证较高的加工精度和超光滑的表面质量。因此，对机床的动力学分析就成为超精密加工中，保障加工质量的关键技术之一。通过查阅大量的资料文献发现，目前国内外对机床的主轴、导轨等单个零件的动力学分析有很多，但是对机床整机的动力学研究就相对少很多。有介绍机床整机的动力学分析的也是大概笼统的介绍了下，很少有很详细全面的研究。对于这种情况大致了解了到是因为对机床整机进行动力学分析，因为机床本身的体积很大，很难进行有效的激振，需要考虑的因素较多。例如：机床整机不是一个单一的零件，做动力学分析难度较大；机床整机的体积较大，外界环境的干扰较大；所以做机床整机的动力学分析，想要得到有效的动力学数据，必须合理的设计实验步骤和实验平台。机床的加工性能与其动力学特性非常密切，其动态性能（振动、噪声及稳定性等）是影响其工作性能及品质质量最重要的性能指标。随着机床向高精度、高表面质量和高生产率方向发展，关于机床的振动问题，近年来备受关注。其加工精度很大程度上取决于加工过程中机床的振动，振动的产生不仅制约了数控机床的生产效率，而且还会在加工工件的表面留下波纹，这大大影响了机床加工精度。因此，对机床的动力学研究一直以来都是一个重要的课题。我国及世界其他国家都在竞相发展以高速、高精、高效为主要特征的超精密机床，对这类机床进行动力学优化就显得更加重要。对于高速精密机床而言，进行机床动力学特性分析，了解机床结构本身具有的刚度特性即机床的固有频率和主振型，将可以避免在使用中因振动造成不必要的损失。

某超高层建筑钢结构制作方案

主塔楼钢结构制作方案第一节钢结构加工制作综述 xx.**金融中心共有五座建筑组成，其中A座金融大厦结构为钢框架－核心筒剪力墙结构，其它B、C、D、E座无典型钢结构体系结构，同时，工程钢结构施工主要分为工厂加工和现场拼装或安装两大阶段，按照本施工组织设计方案安排，分别由相应章节编写，本节钢结构加工制作内容针对A座金融中心钢结构工厂加工制作而编制。考虑到本施工组织设计以工程真正实施为目的，故尽可能结合本工程实际情况及以往类似工程，如广州珠江新城西塔、上海环球金融中心等超高层建筑实施施工经验编制。 1.钢结构工厂加工范畴概述与主要流程钢结构加工厂工作范畴与分项施工内容，主要有以下几个方面：工厂钢结构生产加工的主要流程如下： AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAF

相关重要节点和构件的制作流程及内容见本章节以下相关部分。 2.钢结构加工概述与构件分类说明 2.1加工制作概况 A座金融大厦外围立面主要由16根组合钢柱钢框架，内部竖向核心筒22 根H型钢柱，横向由五组以H型钢截面为主的腰桁架和各层楼层梁组成，在东西两面腰桁架间以巨型斜支撑构成稳定的钢结构体系。本工程主要的制作构件类别为矩型钢管柱、H型钢柱、H型钢梁、箱型钢柱、腰桁架和斜支撑等，具体形式如下： AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAF

16根外框东西两侧布钢梁均为H型钢，截面尺寸：H400x200x8x13 杆件类杆件类杆件类伸臂桁架：在37~39层、 55~57层、73~75层分别设置了 3道，每道包含8榀伸臂桁架，杆件截面类截面类截面类 xx金融中心整体沿标高方向共布置了5道腰桁架，每道腰桁架把整个外框架柱联系成整体，每榀腰桁架跨越两个楼层。腰桁架构件均为H型钢， 22根核心筒H型钢 AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAF

结构动力学概念题

概念题 1.1 结构动力计算与静力计算的主要区别是什么？答：主要区别表现在：(1) 在动力分析中要计入惯性力，静力分析中无惯性力；(2) 在动力分析中，结构的内力、位移等是时间的函数，静力分析中则是不随时间变化的量；(3) 动力分析方法常与荷载类型有关，而静力分析方法一般与荷载类型无关。 1.2 什么是动力自由度，确定体系动力自由度的目的是什么？答：确定体系在振动过程中任一时刻体系全部质量位置或变形形态所需要的独立参数的个数，称为体系的动力自由度（质点处的基本位移未知量）。确定动力自由度的目的是：(1) 根据自由度的数目确定所需建立的方程个数（运动方程数=自由度数），自由度不同所用的分析方法也不同；(2) 因为结构的动力响应（动力内力和动位移）与结构的动力特性有密切关系，而动力特性又与质量的可能位置有关。 1.3 结构动力自由度与体系几何分析中的自由度有何区别？答：二者的区别是：几何组成分析中的自由度是确定刚体系位置所需独立参数的数目，分析的目的是要确定体系能否发生刚体运动。结构动力分析自由度是确定结构上各质量位置所需的独立参数数目，分析的目的是要确定结构振动形状。 1.4 结构的动力特性一般指什么？答：结构的动力特性是指：频率（周期）、振型和阻尼。动力特性是结构固有的，这是因为它们是由体系的基本参数（质量、刚度）所确定的、表征结构动力响应特性的量。动力特性不同，在振动中的响应特点亦不同。 1.5 什么是阻尼、阻尼力，产生阻尼的原因一般有哪些？什么是等效粘滞阻尼？答：振动过程的能量耗散称为阻尼。产生阻尼的原因主要有：材料的内摩擦、构件间接触面的摩擦、介质的阻力等等。当然，也包括结构中安装的各种阻尼器、耗能器。阻尼力是根据所假设的阻尼理论作用于质量上用于代替能量耗散的一种假想力。粘滞阻尼理论假定阻尼力与质量的速度成比例。粘滞阻尼理论的优点是便于求解，但其缺点是与往往实际不符，为扬长避短，按能量等效原则将实际的阻尼耗能换算成粘滞阻尼理论的相关参数，这种阻尼假设称为等效粘滞阻尼。 1.6 采用集中质量法、广义位移法（坐标法）和有限元法都可使无限自由度体系简化为有限自由度体系，它们采用的手法有何不同？答：集中质量法：将结构的分布质量按一定规则集中到结构的某个或某些位置上，认为其他地方没有质量。质量集中后，结构杆件仍具有可变形性质，称为“无重杆”。广义坐标法：在数学中常采用级数展开法求解微分方程，在结构动力分析中，也可采用相同的方法求解，这就是广义坐标法的理论依据。所假设的形状曲线数目代表在这个理想化形式中所考虑的自由度个数。考虑了质点间均匀分布质量的影响（形状函数），一般来说，对于一个给定自由度数目的动力分析，用理想化的形状函数法比用集中质量法更为精确。有限元法：有限元法可以看成是广义坐标法的一种特殊的应用。一般的广义坐标中，广义坐标是形函数的幅值，有时没有明确的物理意义，并且在广义坐标中，形状函数是针对整个结构定义的。而有限元法则采用具有明确物理意义的参数作为广义坐标，且形函数是定义

超高层钢结构建筑

超高层钢结构建筑钢结构建筑作为建筑现代化发展的一个重要标志，与其它结构相比，具体有如下优点： 1、自重轻而强度高钢材与其他建筑材料如混凝土、砌体相比，强度、刚度高得多，韧性也好得多，因此钢结构构件尺寸小、结构质量轻，特别适用于大跨度、超高层空间结构。在相同受力情况下，钢结构建筑自重要比传统混凝土建筑轻30%左右，基础的负载也相应减少，基础筏板、地基梁的断面减小，基础混凝土及钢筋用量减少，为基础的设计提供方便，节约基础工程投资。特别对于深圳等软土地区，地质条件较差，地基处理成本高昂，如果采用钢结构建筑，就能大大减少地基处理的代价，也会大大减少工程总投资额。 2、结构性能优越在结构性能上，钢结构与混凝土结构对比，最显著的就是其抗震性能优越。我国处于环太平洋地震带与欧亚地震带两大地震带中间，地震断裂带十分发育，属于多地震国家，因此抗震性能是影响一种结构体系发展的重要因素。钢结构的抗震能力比混凝土结构具有显著的优势，尤其是钢框架——核心筒的结构形式，既具有混凝土结构抗侧刚度大、抵抗水平荷载能力强的特点，又有钢结构自重轻，延性好的特点，可显著减小基础的负荷和地震作用，较好地消耗地震能量，结构安全度高。

3、施工周期短工业化程度高，符合建筑产业化的要求。钢结构构件一般都是在工厂制作加工，现场拼装、安装，其工业化程度和结构现场施工的装配化程度高，施工机械化程度高，有利于实现标准化、部品化、生产工业化并能节约材料降低成本。同时，采用钢结构体系，可以为施工提供较大的空间和宽敞的施工作业面，节约施工场地，特别适合于城市建筑物密集位置的施工操作。例如对于钢框架——核心筒结构体系，钢柱一般取若干层为一个加工节段，在现场一次性吊装；钢梁的安装、混凝土核心筒的浇筑和楼盖的施工，可以实现交叉作业，施工速度快，施工周期短。钢结构施工较为方便，竖向运输、模板等施工措施费用较少；施工速度快。钢结构体系的这一优点，能有效缩短资金占用周期，使建筑物提前投入使用，缩短还贷时间，减少贷款利息，增加租金收入，大幅度提高投资效益，使其成为我国推进建筑产业现代化的理想建筑体系。 4、钢结构的质量容易保证钢结构构件在工厂里加工制作，加工精度很高。在现场只需安装就位，减少现场的施工作业量，既降低了工人的劳动强度，也易于保证工程施工质量。 5、布局灵活，空间利用率高钢结构建筑能够合理布置功能分区，不拘泥于传统的建筑分隔设计，结合钢结构强度高、自重轻的特点，以钢骨架作为支承结构，所有结