高层建筑结构力学分析方法论文

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高层建筑结构设计中的建筑力学分析

高层建筑结构设计中的建筑力学分析

高层建筑结构设计中的建筑力学分析高层建筑是现代城市的标志性建筑,它们的结构设计至关重要。

在高层建筑的结构设计过程中,建筑力学分析是一个重要的环节。

建筑力学分析可以帮助工程师评估结构的强度、刚度、稳定性和振动特性等方面,确保高层建筑结构的稳定性和安全性。

本文将探讨高层建筑结构设计中的建筑力学分析。

1. 建筑力学分析的基本原理建筑力学分析是一种利用力学原理分析建筑结构的方法。

它以杆件模型为基础,将建筑结构抽象为一系列杆件和节点,计算它们之间的力学关系。

建筑力学分析不仅需要考虑建筑结构本身的静力学和动力学特性,还需要考虑外部荷载、土壤反力、建筑材料的性质、构造方法等因素的影响。

2. 高层建筑结构设计的特点高层建筑结构设计具有以下特点:(1)建筑高度大,结构自重和风荷载较大:高层建筑自身高度较大,加上地震和风等外部荷载会给建筑施加较大的作用力。

因此,高层建筑结构设计需要考虑结构的刚度和强度。

(2)建筑地基条件较差:高层建筑由于高度和重量较大,地基往往比较脆弱。

因此,地基条件不好的地区的高层建筑结构需要采取特别设计措施,加强建筑物的基础。

(3)建筑结构复杂:高层建筑结构通常是非常复杂的,包括悬挑结构、异形结构、空中花园、顶层大面积采光、幕墙等部分。

这些结构需要在保证结构安全的前提下,兼顾美观和实用性。

(4)建筑材料多样化:高层建筑使用的材料包括钢筋混凝土、钢、玻璃、复合材料等多种材料。

因此,在结构设计中需要考虑材料的强度、刚度和可靠性。

3. 建筑力学分析在高层建筑结构设计中的应用建筑力学分析在高层建筑结构设计中的应用:(1)计算建筑结构的稳定性:建筑力学分析可以计算结构的稳定性,例如杆件屈曲的临界荷载和位移,以确定结构是否稳定。

(2)计算建筑结构的强度:建筑力学分析可以计算结构的强度,例如楼板、柱、梁等部位的承载力,以确保结构的安全性。

(3)计算建筑结构的刚度:建筑力学分析可以计算结构的刚度,例如建筑物的侧向位移和弯曲变形等,以确保结构的稳定性。

现代高层建筑结构力学分析方法

现代高层建筑结构力学分析方法

限单元法相 比, 的位移模式曲线拟合度好 、 它 连 但是 目前对采用 时程法仍有不 同看法, 要 续性及通用性强, 系数矩阵稀疏、 计算量小, 且具 采用大型高速计算机, 典型地震波本身不一定 有紧凑 、 收敛, 和稳定等方面 完备 代表 要发生 的真正地震, 因此在研究时程法 同 特征。 因此, 计算结果与试验结果吻合 良好, 不失 时, 简化 的近似方法也应加以进一步研究 。 一些 为一种较好的方法, 在高层建筑中得 到了应用 , 不管怎样, 当今的趋势, 国在抗 震规 范修订本 各 以三 次 B样 条子域法为 例分析开 洞剪力墙, 先 或修订 草案 中,正越来越多要 求作直接动力分 将该结 构分为 n 个子域, 作子域分 析, 建立子域 析。 除了 日本和美 国外, 印度和加拿大规范, 在设 刚度矩 阵和荷载列阵, 然后对结构进行整体分 计超 高层建筑时, 要求选 择适当 的地震 波, 进行 析, 获得样 条结点参数, 进而求 出结构的位移 和 直接动力分析。 内力。 5 基于最优化理论的结构分析方法 3 基于分 区广义变分原理与分 区混合有 限 结构 最优化设计 是把数学 上最优 化理论 元的分析 方法 结合计算机技术应用于结构设计 的一种新型设 有限元, 特别是杂交元和非 协调元 的发展 , 计方法 。它 的出现, 使设计者能从被动的分析 、 促进 了分区广义变分原理的研究。清华大学龙 检验, 而进入主动“ 设计” 因而对于一定 的空间 。 驭球教授在分区混合广义变分原理 基础上提 出 要求,高层建筑结构的优化设 计应以最小重量 了分区混合有限元法 。基于分区广义变分原理 产生最 大刚度, 框架剪力墙结构中剪力墙的最 的分区混合有 限元法是继位移法、杂交元法之 优数量和最优布置是优化设计在高层建筑结构 后的新方法, 它将弹性体分成 势能区和余能 区, 中应用 的第一个课题 。 势能区采用位移单元, 以结点位移为基本未知 有学者认 为, 在框架剪力墙 高层建 筑中. 剪 量; 区采 用应力单元, 余能 以应力 函数作为基本 力墙 刚度不是愈大愈好, 而是 有一个合适的刚 未知量, 而区交界面通 过引入附加的能量项在 度, 观点现在被愈来 愈多的人所接受 : 这个 该文 积分意义下满足位移和力的连续条件, 从而保 是在分析剪力墙 刚度与地震作 用相互 内在关系 证 了收敛性, 最后通过取总能量泛函为驻值建 的基础上, 把确定框架 剪力墙 高层建筑结构在 立分区混合有 限元法基本方程。 地震作用下剪力墙合适刚度问题归结为结构优 用 分区混合有限元法&s 适应性强 、分 区 化设计 问题, t g 建立了确定剪力 墙最优剐度的数 灵活, 能保证 收敛 性, 用于计算框 支剪 力墙和托 学模型: 第一次提出了与 日 人不同的度量指 本 墙梁结构,以及框支剪力墙角 区应力集 中这个 标。 出了以单位建筑面积上剪力墙惯性矩作 提 工程计算中感到棘手的问题, 可见分 区混合有 为高层房屋不致破坏的度量指标, 由于这种观 限元法在高层建筑结构分析中有着 广泛应用 的 点能够 紧紧抓住问题的本质, 目前仍处于研 用 前景。 究和 开发阶段 的建筑结 构优化设 计进行研究 , 4高层建筑结构弹塑性动力分析方法 从理论上 比较严谨地解决了这个问题, 建立的 从 17 年 以来, 建筑 结构弹塑性动力 确定剪 力墙 最优刚度 的数学模型是 合理 的, 98 高层 得 分析( 亦称 时程法) 的研究 和应 用在我 国迅速发 到剪力墙数量是最省的,证明了该方法有广阔 展。 这种方法是将地震波记录直接输入结构, 考 的应用前景。 虑结构的弹塑性性能, 依据结构弹塑性恢复特 结束语 性建立动力方程 用逐 步积分法直接求出地震 目前, 高层建筑结构力学分析还是停 留在 过程中位移 、 速度和加速度的时程变化, 从而能 利用 现有的计算理论 进行被动设 计的阶段, 不 够描述结构在强震作用下, 在弹性和非弹性 阶 能从根本上满足未来高层建筑朝着技术功能先 段的 内力变 化, 结构构件逐 步开裂 、 以及 屈服 、 进和艺术完美相结合的方向发展 。 因此, 对高层 损坏直至倒 塌的全过程 。 建筑 的结构力学分析 需要实践来 改进和 发展 , 从理论上讲, 这种方 法有不少优 点, 如能够 并 以此促进高层建筑结构的不断完善。 发现结构的薄弱环节, 对结构 的变形 、 延性 的分 析 比较符合实际, 预计 的破坏形态与实际震 害 比较接近等.但这种方法的前提条件 与实 际较 难符合, 需要拟建场地实 际强震 记录, 如 实际上 很难收集到。最近, 国内外研究人工随机地震波 作为输入地震 波取得很大进展 。结构的计算模 型, 用的更多是层模型 。 在考虑楼板变形影 响, 现 采用并 列多质 点计 算模型 的方法也在 研究 中, 也有一些研究考虑 了基础 的平移和转动, 土 将 体 、基础和上部结构共 同考虑 的耦合振动也取 得成果 。 近年来考虑扭转 振动, 向输人双向地 斜 震波 的动力分析法也取得 了进展。

高层建筑结构设计论文

高层建筑结构设计论文

高层建筑结构设计论文随着科学技术的不断发展,功能俱全的高层建筑越来越多。

高层建筑结构设计也越来越成为建筑结构工程师的重要工作内容。

下面是店铺为大家整理的高层建筑结构设计论文,供大家参考。

高层建筑结构设计论文范文一:探究高层建筑结构边节点抗震性能1试验概况1.1试验构件设计和制作边节点试验构件取用承重框架梁柱反弯点之间的一个平面组合体,即“T字形”试件。

为有效保证试件的浇筑质量和垂直度,并与工程实际相符,全部试件均采用钢模板、立模浇筑。

边节点构件柱子的截面尺寸为200mm×200mm,梁的截面尺寸为150mm×250mm,纵向受力钢筋采用HRB400级,箍筋采用HPB235级。

柱子的配筋率为1.13%,梁的配筋率为0.9%,所有构件配筋率和钢筋的强度相同。

为防止柱头破坏,柱上、下两端箍筋加密;节点核心区按照抗震要求对箍筋进行了加密处理。

本次试验共包括7根试件,详细的试验构件概况如表1所示,构件的尺寸和配筋图示,节点核心区采用柱混凝土的构件,施工缝留设在梁下部;节点核心区采用梁混凝土的构件,分别在梁上和梁下留设两道施工缝,施工缝处浇筑时间间隔为2天(48小时)。

1.2试验方法和加载装置采用低周反复试验方法进行研究,加载制度为力—位移混合控制加载,在开始加载到构件屈服前采用力控制;构件屈服后,改用屈服位移的整数倍为级差作为回载控制点,每一位移下循环3次。

在实际框架结构中,当作用水平荷载时,上柱反弯点可视为水平可移动铰,相应的下柱反弯点可视为固定铰;而节点两侧梁的反弯点可视为水平可移动铰。

这样可以有两种加载方案:一种是在柱端施加水平荷载或位移,这时梁能够左右移动而上下受到约束,产生剪力和弯矩。

这种边界条件比较符合实际结构中的受力状态;另一种是将柱保持垂直状态,在梁的自由端施加反复荷载或位移,此时边界条件变为上下柱反弯点为不动铰,梁反弯点为自由端。

本次试验采用的是柱端加载的方式,即采用在柱顶施加轴向力和水平力的方式进行试本次试验在东北电力大学结构试验室进行,采用美国MTS公司生产的MTS液压式伺服加载系统进行试验,采用MTS动态数据采集系统进行数据采集。

高层建筑结构设计要点研究论文六篇

高层建筑结构设计要点研究论文六篇

高层建筑结构设计要点研究论文六篇关于《高层建筑结构设计要点研究论文六篇》,是我们特意为大家整理的,希望对大家有所帮助。

第一篇摘要:随着我国人口急剧上升,土地资源稀缺问题愈加明显,为了提升土地利用率,开发商开始将目光投向高层建筑。

近年来,复杂高层与超高层建筑得到广泛应用,它即满足了城市发展的需要,也实现了有限土地资源的有效利用。

因此,本文主要对复杂高层与超高层建筑结构设计要点进行探讨,用以提高高层建筑的合理性与科学性。

关键词:复杂高层;超高层;建筑结构;设计要点1引言随着复杂高层与超高层建筑的不断增加,政府对高层建筑的质量提出更高要求,尤其是建筑结构的持久性、可靠性已经成为社会关注的焦点。

因此,在进行复杂高层与超高层建筑结构设计时,要结合建筑物的形态特征、功能需要等进行,为提高复杂高层与超高层建筑的安全性能做铺垫。

2复杂高层与超高层建筑结构设计的主要控制因素2.1重力荷载与其他类型的建筑相比,复杂高层与超高层建筑具有特殊性,不仅建筑高度不可比拟,还需要面临重力荷载的挑战。

特别是随着建筑高度不断攀升,地面受力与重力荷载会逐渐上升,在力的作用下墙上的轴压力与竖向构件柱的压力也不断增加,从而加大超高层建筑的困难性。

其次,复杂高层与超高层建筑的水平位移也是建筑结构设计的矛盾点,主要体现在两个方面:①楼层越高风效应就越大,在风的作用下其合力作用点的位置就越高,由此自然风效应对超高层建筑产生的作用效应就更大。

②在建筑结构设计中,建筑的结构自重是企业必须考虑的问题,因为它关乎建筑物的稳定性。

而结构自重与重心位置相关,随着建筑楼层不断升高其重心位置随之升高,从而结构自重不断加大,成为强力作用下的薄弱环节,比如地震等。

2.2风振加速度风力大小与建设楼层的高低相关,通常楼层越高其风力效果越强,因此在超高层建筑中的风力作用特别显著。

但是,人们对风作用的舒适度有一定的感知,若风振作用过强则会令人产生不适感,从而降低居住品质。

结构力学及其应用于建筑论文

结构力学及其应用于建筑论文

结构力学及其应用于建筑论文
结构力学是研究物体受力作用下的变形及其后果的科学。

它既注重分析受力物体的变形行为,也需要评估受力物体的强度和稳定性。

它研究的对象包括建筑结构、机械零件、设备等,其应用广泛用于工程建设中。

本文主要针对建筑结构,介绍结构力学在建筑领域中的应用。

建筑结构在受力作用下容易发生变形,因此,在设计建筑结构时,必须通过结构力学的原理来预测建筑的变形行为。

由于不同的建筑结构受力行为很不一样,所以,在设计一个建筑结构之前,要根据建筑的特征,按照相应的结构力学的原理,来进行计算和分析,以确保建筑结构的可靠性和安全性。

另外,结构力学也可以用于验算框架结构的支座及支承体系。

将要支撑负载的支撑体系以及支撑和负载之间的接触面设计,就可以使用结构力学来进行分析计算。

这种结构力学分析可以帮助设计者确定支撑体系的足够强度,从而确保结构的安全性。

最后,结构力学还可以用于研究建筑结构的几何形态。

结构力学分析可以帮助我们更深入的了解建筑结构的构造和变形,以便更好的满足建筑设计的要求。

总结而言,结构力学在建筑领域中的应用十分广泛。

它可以用来预测建筑结构的变形行为,计算支撑体系的强度,以及研究建筑结构的几何形态等。

因此,结构力学不仅是建筑工程中的一门重要的科目,也是运用到建筑设计中的重要工具。

超高层建筑结构力学分析与设计研究

超高层建筑结构力学分析与设计研究

超高层建筑结构力学分析与设计研究一、引言超高层建筑作为当代城市发展的重要标志和建筑技术的突破,对于结构力学分析与设计研究提出了更高的要求。

本文旨在探讨超高层建筑在结构力学方面的特点以及相关的研究和设计方法。

二、超高层建筑的特点1. 高度超高层建筑一般指高度超过300米的建筑物。

其高度超过传统建筑的限制,使结构受力分布不均匀、变形较大。

因此,超高层建筑的结构力学分析与设计需要考虑和解决高层结构的垂直荷载、水平荷载和地震动力等因素。

2. 纤细性与传统建筑相比,超高层建筑的高宽比相对较大,呈现出纤细、颗粒状的特点。

这种特点给结构力学的分析与设计带来了困难,需要考虑材料受力、变形以及风振效应等问题。

三、超高层建筑结构力学分析方法1. 成果导向的实验研究通过实验手段对超高层建筑的关键节点、承载结构进行受力分析,获得结构的强度、刚度、稳定性等基本参数。

使用模型试验、场地振动试验等方法进行结构行为分析,为工程设计提供重要的依据。

2. 数值模拟与计算分析采用计算方法开展超高层建筑的结构力学分析也是研究和设计的一种有效手段。

有限元法、计算流体力学、风洞试验等方法可以通过数值模拟对超高层建筑的结构受力与变形进行精确计算和分析,帮助工程师深入了解结构的力学性能。

四、超高层建筑的结构设计方法1. 结构抗震设计超高层建筑常常位于地震活跃区域,因此结构的抗震性能是必须要考虑的重要因素。

采用静力分析、动力响应分析等方法,确保超高层建筑在地震发生时能够安全、稳定地承受并减小地震作用。

2. 结构变形控制设计由于超高层建筑的纤细性和高度特点,其变形控制设计至关重要。

采用刚度控制设计、相邻振型设计、阻尼控制设计等方法,减小结构变形对建筑物的不利影响,保证超高层建筑的安全性和舒适性。

3. 结构材料选择与使用超高层建筑结构的材料选择直接影响其力学性能和耐久性。

钢材、混凝土、玻璃等材料被广泛应用于超高层建筑的结构设计中,根据具体的受力情况和设计需求,科学合理地选择和使用材料,提高超高层建筑的结构性能。

高层建筑结构研究论文

高层建筑结构研究论文

高层建筑结构研究论文随着城市化进程的加速,高层建筑在城市中如雨后春笋般涌现。

高层建筑不仅是城市现代化的象征,更是解决城市人口密集、土地资源紧张等问题的有效途径。

然而,高层建筑的结构设计和安全性面临着诸多挑战,因此对高层建筑结构的研究具有重要的现实意义。

一、高层建筑结构的特点高层建筑与低层建筑在结构上有明显的区别。

首先,高层建筑的高度较大,导致其竖向荷载显著增加。

这就要求结构体系具备足够的强度和刚度来承受这些荷载。

其次,风荷载和地震作用对高层建筑的影响更为突出。

在强风或地震作用下,高层建筑容易产生较大的水平位移和振动,从而影响结构的安全性和使用功能。

此外,高层建筑的结构自重较大,对基础的要求也更高,需要确保基础能够提供足够的承载力和稳定性。

二、高层建筑结构体系常见的高层建筑结构体系主要包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。

框架结构由梁和柱组成,具有布置灵活、空间大等优点,但抗侧刚度较小,适用于层数较少的高层建筑。

剪力墙结构则通过钢筋混凝土墙体来抵抗水平荷载,其抗侧刚度大,但空间布置不够灵活。

框架剪力墙结构结合了框架结构和剪力墙结构的优点,既能提供较大的空间,又具有较好的抗侧性能,是目前应用较为广泛的结构体系之一。

筒体结构包括框筒、筒中筒和束筒等形式,具有良好的整体性和抗侧能力,适用于超高层建筑。

三、高层建筑结构的分析方法在对高层建筑结构进行设计和分析时,需要采用合适的方法。

目前常用的分析方法包括静力分析、动力分析和非线性分析等。

静力分析是基于结构在恒载、活载和风载等静力作用下的响应进行计算,是结构设计的基础。

动力分析则考虑了结构在地震作用等动力荷载下的振动特性,包括振型分解反应谱法和时程分析法。

振型分解反应谱法是一种简化的动力分析方法,通过计算结构的振型和振型参与系数,并结合反应谱来确定结构的地震响应。

时程分析法则直接输入地震波,对结构在整个地震过程中的响应进行模拟,能更准确地反映结构的动力特性,但计算量较大。

高层建筑结构设计论文

高层建筑结构设计论文

高层建筑结构设计论文随着城市化进程的加速,高层建筑在城市中如雨后春笋般涌现。

高层建筑不仅是城市现代化的象征,更是解决城市人口密集、土地资源紧张的有效手段。

然而,高层建筑的结构设计面临着诸多挑战,需要综合考虑多种因素,以确保其安全性、稳定性和经济性。

一、高层建筑结构设计的特点高层建筑与低层建筑在结构设计上存在显著差异。

首先,高层建筑所承受的风荷载和地震作用明显增大。

随着高度的增加,风的影响愈发显著,风振效应可能导致结构的疲劳和破坏。

地震作用也会随着高度的增加而放大,对结构的抗震性能提出了更高的要求。

其次,高层建筑的竖向荷载较大。

由于层数众多,建筑物自重以及活荷载的累积效应不容忽视,这对结构的竖向承载能力和基础设计带来了考验。

再者,高层建筑的结构体系更为复杂。

常见的结构体系包括框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙结构、筒体结构等。

不同的结构体系在力学性能、适用高度、经济性等方面各有优劣,需要根据具体情况进行选择和优化。

二、高层建筑结构设计的主要考虑因素(一)安全性安全性是高层建筑结构设计的首要原则。

这包括结构在正常使用条件下的承载能力、稳定性,以及在极端情况下(如强烈地震、大风)的抗倒塌能力。

在设计过程中,需要依据相关的规范和标准,进行详细的力学分析和计算,确保结构能够承受各种可能的荷载组合。

(二)稳定性高层建筑的高宽比通常较大,容易产生失稳现象。

因此,在结构设计中需要通过合理的布置构件、增加抗侧力构件的刚度等措施,提高结构的整体稳定性。

(三)经济性在满足安全性和稳定性的前提下,应尽量降低工程造价。

这需要在结构选型、材料选用、构件尺寸优化等方面进行综合考虑,以达到经济合理的设计目标。

(四)使用功能高层建筑往往具有多种功能,如办公、居住、商业等。

结构设计应满足不同功能区域的使用要求,如大开间的办公区域需要采用较为灵活的结构体系,而住宅区域则更注重房间的规整和隔音效果。

(五)施工可行性设计方案应便于施工,考虑施工过程中的技术难度、施工周期和成本等因素。

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高层建筑结构力学分析方法探究
摘要:目前,高层建筑结构力学分析还是停留在利用现有的计算理论进行被动设计的阶段,不能从根本上满足未来高层建筑朝着技术功能先进和艺术完美相结合的方向发展。

因此,对高层建筑的结构力学分析需要实践来改进和发展,并以此促进高层建筑结构的不断完善。

本文分析了现代几种高层建筑结构力学的分析方法,包括常微分方程求解器法、有限条法和样条函数法、基于分区广义变分原理与分区混合有限元的分析方法、弹塑性动力分析方法以及最优化理论的结构分析方法。

关键词:高层建筑结构力学分析方法随着建筑业的高速发展,我国高层建筑数量也越来越多。

高层建筑的侧移和内力随着结构高度增加而急剧增加,当高层建筑达到一定高度时,侧向位移很大,所以水平荷载产生的侧移和内力是确定结构体系、材料用量和造价的决定因素。

高层建筑结构的设计是靠刚度支配而不是结构材料的强度,而刚度的大小取决于结构体系。

因此,如何选择经济而有效的结构体系,并对它进行有效的力学分析是高层建筑结构设计的重点。

就现代高层建筑的结构力学的一些分析方法进行了论述。

1.基于常微分方程求解器的分析方法。

现在国内外学者已经开发研制了相当有效的常微分方程求解器,功能很强,尤其自适应求解,可以满足用户预先对解答精度所指定的误差限。

我国清华大学包世华教授和袁驷教授在高层建筑结构分析中应用此
方法,解决了高层建筑结构考虑楼板变形时静力计算、动力计算和稳定计算。

这些问题若完全用离散化方法求解,其计算量都是极其
巨大,用微分方程求解器法求解,因其方程组数目少,显示出极大的优越性,在高层建筑结构分析中成功地运用此方法,具有独到之处。

袁教授利用有限元技术,并借助能量泛函的变分,将控制的偏微分方程半离散化为用结线函数表示的常微分方程组,然后用高质量的常微分方程求解器直接求解,即有限元线法。

这是一种具有吸引力和竞争性新方法,该方法解一般力学计算问题已取得了良好结果。

相信通过逐步的实际检验证,这种方法将会更加完善。

2.基于有限条法和样条函数法的分析方法。

半解析法是解析与离散相结合的方法,它以数学力学的方法大大减少有限元方程组的阶数,能避免有限元“过分”计算,而且能防止有限元法中经常遇到计算污染(即病态方程组),引起计算结果恶化。

在高层建筑中,经常会遇到几何形状和物理特性沿高度方向比较规则的情况,这样的结构体系,采用有限条法很有效。

有限条法只需沿着某些方向采用简单多项式,其它方向则为连续、可微、且事先满足条端边界条件的级数。

在采用有限条法时,合理地选择结构计算摸型,等效连续体的物理常数和条元的位移函数是提高精度、简化计算的三个关键,对此国内外已有一些研究,关于分条模式和位移函数,提出了一些研究成果。

样条函数是分段多项式的一种,与一般有限单元法相比,它的位移模式曲线拟合度好、连续性及通用性强,系数矩阵稀疏、计算量小,且具有紧凑、收敛,完备和稳定等方面特征。

因此,计算结果与试验结果吻合良好,不失为一种较好的方法,在高层建筑中得到了应用,以三次b样条子域法为例分析开洞剪力墙,先将该结构
分为n个子域,作子域分析,建立子域刚度矩阵和荷载列阵,然后对结构进行整体分析,获得样条结点参数,进而求出结构的位移和内力。

3.基于分区广义变分原理与分区混合有限元的分析方法。

有限元,特别是杂交元和非协调元的发展,促进了分区广义变分原理的研究。

清华大学龙驭球教授在分区混合广义变分原理基础上提出了分区混合有限元法。

基于分区广义变分原理的分区混合有限元法是继位移法、杂交元法之后的新方法,它将弹性体分成势能区和余能区,势能区采用位移单元,以结点位移为基本未知量;余能区采用应力单元,以应力函数作为基本未知量,而区交界面通过引入附加的能量项在积分意义下满足位移和力的连续条件,从而保证了收敛性,最后通过取总能量泛函为驻值建立分区混合有限元法基本方程。

用分区混合有限元法具有适应性强、分区灵活,能保证收敛性,用于计算框支剪力墙和托墙梁结构,以及框支剪力墙角区应力集中这个工程计算中感到棘手的问题,可见分区混合有限元法在高层建筑结构分析中有着广泛应用的前景。

4.高层建筑结构弹塑性动力分析方法。

从1978年以来,高层建筑结构弹塑性动力分析的研究和应用在我国迅速发展。

从理论上讲,这种方法有不少优点,如能够发现结构的薄弱环节,对结构的变形、延性的分析比较符合实际,预计的破坏形态与实际震害比较接近等。

但这种方法的前提条件与实际较难符合,如需要拟建场地实际强震记录,实际上很难收集到。

最近,国内外研究人工随机地
震波作为输入地震波取得很大进展。

结构的计算模型,用的更多是层模型。

现在考虑楼板变形影响,采用并列多质点计算模型的方法也在研究中,也有一些研究考虑了基础的平移和转动,将土体、基础和上部结构共同考虑的耦合振动也取得成果。

近年来考虑扭转振动,斜向输入双向地震波的动力分析法也取得了进展。

但是目前对采用时程法仍有不同看法,要采用大型高速计算机,典型地震波本身不一定代表要发生的真正地震,因此在研究时程法同时,一些简化的近似方法也应加以进一步研究。

不管怎样,当今的趋势,各国在抗震规范修订本或修订草案中,正越来越多要求作直接动力分析。

除了日本和美国外,印度和加拿大规范,在设计超高层建筑时,要求选择适当的地震波,进行直接动力分析。

5.基于最优化理论的结构分析方法。

结构最优化设计是把数学上最优化理论结合计算机技术应用于结构设计的一种新型设计方法。

它的出现,使设计者能从被动的分析、检验,而进入主动“设计”。

因而对于一定的空间要求,高层建筑结构的优化设计应以最小重量产生最大刚度,框架剪力墙结构中剪力墙的最优数量和最优布置是优化设计在高层建
筑结构中应用的第一个课题。

目前,高层建筑结构力学分析还是停留在利用现有的计算理论进行被动设计的阶段,不能从根本上满足未来高层建筑朝着技术功能先进和艺术完美相结合的方向发展。

因此,对高层建筑的结构力学分析需要实践来改进和发展,并以此促进高层建筑结构的不断完善。

参考文献:[1]周坚.高层建筑结构力学.机械工业出版社,2006-01.[2]高层建筑结构方案优选.中国建
筑工业出版社,1996-06.。

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