設(shè)計(jì)高層建筑結(jié)構(gòu)論文

1、1基于常微分方程求解器的分析方法我國(guó)當(dāng)前主要通過(guò)常微分方程求解器對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)進(jìn)行分析。高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)常微分方程求解器功能強(qiáng)大，自適應(yīng)求解效果非常好，可以有效滿足對(duì) 用戶進(jìn)行預(yù)先解答，提髙解答的精度.降低解答指定的誤差限。當(dāng)前我國(guó)在髙層建筑結(jié)構(gòu)分析通過(guò)對(duì)常微分方程求解器的應(yīng)用，有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)樓板變形時(shí)的動(dòng)力計(jì)算、穩(wěn)定計(jì)算和靜力計(jì)算.實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的整體分析和處理。建筑人員通過(guò)使用常微分方程求解器的分析，有效降低了在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)分析時(shí)的處理量，降低了高層建筑結(jié)構(gòu)分析中的方程組數(shù)，有效提高運(yùn)算效果，從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)了對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)常微分方程求解器進(jìn)行深入研究的過(guò)程中

2、，清華大學(xué)教授包世華和袁駟有效提高了常 微分方程求解器的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)常微分方程求解器的深化研究。袁駟教授利用有限元技術(shù)，對(duì)偏微分方程的半離散化進(jìn)行控制，有效 實(shí)現(xiàn)了對(duì)常微分方程組的求解，提高了對(duì)結(jié)構(gòu)線性函數(shù)的應(yīng)用。通過(guò)常微分方程求解器的直接求解，對(duì)有限元線進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，有效 對(duì)一般力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算，在很大程度上提高了 一般力學(xué)問(wèn)題的計(jì)算而包世華教授對(duì)半解析-微分方程求解器方法進(jìn)行分析深化，有效將半解析-微分方程求解器方法應(yīng)用到高層建筑結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)靜 力.動(dòng)力、穩(wěn)定性的分析驗(yàn)證中，提高了對(duì)髙層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的2高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法在髙層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析中又

3、被稱為時(shí)程法。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法主要是對(duì)地震波直接輸入結(jié)構(gòu)完成結(jié)構(gòu)的彈塑性性能分析。這種方法要求結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員建立專門結(jié)構(gòu)彈塑性恢復(fù)性動(dòng)力方程，通過(guò)逐步積分法實(shí)現(xiàn)對(duì)地震過(guò)程 中速度.加速度、位移等的時(shí)程變化完成對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的描述。層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法對(duì)建筑結(jié)構(gòu)在強(qiáng)震的作用下彈性及 非彈性階段的內(nèi)力變化進(jìn)行深入研究，有效對(duì)髙層建筑構(gòu)件可能出現(xiàn) 的損壞.開裂.屈服、倒塌進(jìn)行分析，提高建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析效果。當(dāng)前在國(guó)內(nèi)的高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法主要輸入地震波為隨機(jī)人工地震波.結(jié)構(gòu)模型的計(jì)算多采取層模型。除此之外,振動(dòng)進(jìn)行分析，取得顯著進(jìn)展。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析高層建筑

4、結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法還加大了對(duì)樓板結(jié)構(gòu)變形的分析, 使用并列多質(zhì)點(diǎn)計(jì)算模型進(jìn)行計(jì)算，對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)動(dòng)和評(píng) 議進(jìn)行研究，有效提高了對(duì)土體、基礎(chǔ)及上部結(jié)構(gòu)耦合振動(dòng)的模擬效果。近年來(lái)我國(guó)還髙層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法中對(duì)扭轉(zhuǎn)方法能夠有效對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)中存在的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行分析提高對(duì)結(jié)構(gòu)延展性、變形的實(shí)際分析效果。高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法預(yù)計(jì)的破壞形態(tài)與實(shí)際地震的破壞效果非常接近，有效對(duì)地震危害進(jìn)行防護(hù)處理，提高了高層建筑結(jié)構(gòu)的防震效果。但是當(dāng)部分前對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法的整體看法不一。人員認(rèn)為采取大型高速計(jì)算機(jī)對(duì)典型地震波進(jìn)行分析；但是部分人員認(rèn)為典型地震波本身不一定能代表

5、真正的地震，因此在進(jìn)行研究的過(guò)程中要對(duì)研究算法進(jìn)行簡(jiǎn)化，對(duì)近似方法進(jìn)行研究。隨著高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法的逐漸發(fā)展越來(lái)越多國(guó)家在進(jìn)行高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的過(guò)程中開始對(duì)地震波根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選取，模擬效果大幅提高。3基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法主要是通過(guò)數(shù)學(xué)上的最優(yōu)化理論及計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一種新方法?；谧顑?yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法有效實(shí)現(xiàn)了對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的被動(dòng)分析道主動(dòng)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)變, 提高了高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的靈活性，對(duì)設(shè)計(jì)具有非常好的促進(jìn)效果?；谧顑?yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法對(duì)空間的要求較為嚴(yán)格設(shè)計(jì)過(guò)程中要保證以最小的質(zhì)量產(chǎn)生最大的剛度。因此，設(shè)計(jì)人員要對(duì)

6、框架剪力墻結(jié)構(gòu)中的剪力墻進(jìn)行充分分析.實(shí)現(xiàn)墻體的優(yōu)化布置和數(shù)量選取，提高基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分力學(xué)析效果?；谧顑?yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法中要求保證適度的剛度，對(duì)剛度要進(jìn)行嚴(yán)格控制。尤其是在分析剪力墻與地震作用的時(shí)，要對(duì)剪力墻剛度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì).確保建立正確的最優(yōu)化剛度模型，提高基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法的模型實(shí)際應(yīng)用效果。目前我國(guó)的基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法發(fā)展還不全面，在進(jìn)行單位建筑面積上剪力墻慣性矩度量指標(biāo)設(shè)計(jì)的過(guò)程中還存在較多問(wèn)題。我國(guó)的基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法仍處?kù)堆芯亢桶l(fā)展階段。髙層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員要對(duì)基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法中的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行深入研究對(duì)剪力墻最優(yōu)剛度進(jìn)行有

7、效分析，從本質(zhì)上提髙數(shù)據(jù)分析處理效果，拓寬基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法的應(yīng)用前景。4基于分區(qū)廣義變分原理與分區(qū)混合有限元的分析方法在進(jìn)行分區(qū)的過(guò)程中，高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)分析人員要對(duì)有限元進(jìn)行全面分型。有限元中雜交元和非協(xié)調(diào)元的發(fā)展在很大程度上促進(jìn)了分區(qū)廣義變分原理的發(fā)展，為分區(qū)廣義變分原理奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。清華大學(xué)龍馭球教授對(duì)分區(qū)廣義變分原理進(jìn)行研究.實(shí)現(xiàn)了對(duì)分區(qū)廣義變分原理的深化。龍馭球教授的分區(qū)混合有限元法將分區(qū)廣義變分原理進(jìn)行拓展，實(shí)現(xiàn)了繼位移法、雜交元法之后的改革和完善。區(qū)混合有限元法對(duì)彈性體分類，對(duì)勢(shì)能區(qū)使用位移單元能量分析，將結(jié)點(diǎn)位移作為基本未知量。而余能區(qū)使用應(yīng)力單元，將結(jié)構(gòu)應(yīng)

8、力函數(shù)作為基本未知量，實(shí)現(xiàn)對(duì)能量項(xiàng)的交界面附加。分區(qū)混合有限元法在滿足位移和力的基礎(chǔ)上保證了位移的連續(xù)和收斂性，有效對(duì)總能量泛函駐值分區(qū)混合進(jìn)行方程選取。分區(qū)混合有限元法適應(yīng)性非常強(qiáng)，分區(qū)較為靈活，在很大程度上保證了函數(shù)的收斂性,對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析具有非常好的促進(jìn)效果。分區(qū)混合有限元法對(duì)計(jì)算框支剪力墻.框支剪力墻角區(qū)應(yīng)力集中、托墻梁結(jié)構(gòu)等方具有非常好的計(jì)算效果，在高層建筑結(jié)構(gòu)分析中具有非常好的應(yīng)用前景。總結(jié)當(dāng)前我國(guó)的高層建筑結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析方法主要包括基于常微分方程求解器的分析方法、基于有限條法和樣條函數(shù)法 的分析方法、基于分區(qū)廣義變分原理與分區(qū)混合有限元的分析方法、 高層建筑結(jié)構(gòu)彈塑性動(dòng)力分析方法、基于最優(yōu)化理論的結(jié)構(gòu)分析方法