基本信息
- 項目名稱：
- 高層建筑非線性隨機靜力分析
- 小類：
- 機械與控制
- 簡介：
- 高層建筑是目前以及未來城市建筑發(fā)展的必然趨勢。實際工程中存在許多隨機性問題。傳統(tǒng)的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析是建立在確定性的力學(xué)模型基礎(chǔ)上進行的，忽略了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的變異性，本質(zhì)上是某種均值參數(shù)系統(tǒng)代替原結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。這種方法帶有濃烈的主觀色彩，不能定量考慮這些不確定性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中往往因過低或過高地估計了安全系數(shù)而導(dǎo)致不安全的結(jié)構(gòu)或不經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)。
- 詳細介紹：
- 高層建筑具有顯著的幾何非線性行為，且存在材料特性、幾何尺寸的隨機性。應(yīng)用響應(yīng)面法，選擇出若干個對因變量影響較大的隨機變量參與響應(yīng)面擬合。本文針對某高層建筑，進行了非線性隨機靜力分析，討論了在恒載作用下材料、幾何尺寸的隨機性對梁、柱連接處豎向撓度的影響，結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)隨機性的影響較明顯；各種隨機變量的變異對高層建筑結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響規(guī)律不同，其中結(jié)構(gòu)尺寸的變異對結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響最大。分析結(jié)果為高層建筑受力分析提供參考依據(jù)，同時為復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系不確定性參數(shù)的隨機分析提供相應(yīng)的思路。
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 目的：由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何尺寸、材料性能及外部荷載等基本設(shè)計變量隨機變化時將影響高層結(jié)構(gòu)響應(yīng)，并且各種基本變量的影響程度也不同，因此，在高層結(jié)構(gòu)分析時有必要考察一些基本設(shè)計變量隨機變化時對結(jié)構(gòu)靜力響應(yīng)的影響，將有助于高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計和分析?；舅悸罚?、學(xué)習(xí)相關(guān)理論及軟件，熟悉圖紙。2、針對具體實際工程，采用通用軟件建立模型，進行數(shù)值分析。3、分析結(jié)果整理，并撰寫具有一定價值的學(xué)術(shù)論文。
科學(xué)性、先進性及獨特之處
- 高層建筑是建筑發(fā)展的一個重要方向，隨高度的增加，結(jié)構(gòu)的非線性特性越來越突出。本項目依托具體工程實例，采用響應(yīng)面法進行研究，此方法優(yōu)點在于它只需通過研究結(jié)構(gòu)響應(yīng)與各種隨機因素之間的關(guān)系建立結(jié)構(gòu)響應(yīng)面方程，進一步研究結(jié)構(gòu)的隨機特性。算例分析過程采用CAD軟件建立三維空間模型，將其導(dǎo)入通用有限元軟件Midas/Civil進行分析，得出相關(guān)數(shù)據(jù)，再采用實用數(shù)學(xué)工具軟件進行數(shù)據(jù)處理，得出結(jié)論。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 【1】為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時受力分析提供參考 ； 【2】為復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系不確定性參數(shù)的隨機分析提供相應(yīng)的思路； 【3】對于指導(dǎo)建筑設(shè)計、提高建筑設(shè)計的安全性具有一定的現(xiàn)實意義；
學(xué)術(shù)論文摘要
- 對于高層建筑的設(shè)計和結(jié)構(gòu)分析來說,考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性效應(yīng)進行靜立分析是一項重要的內(nèi)容,但是在此分析過程中材料特性、幾何尺寸的隨機性將影響計算結(jié)果。應(yīng)用響應(yīng)面法，選擇出若干個對因變量影響較大的隨機變量參與響應(yīng)面擬合。針對高層建筑—-怡情山水小區(qū)高層建筑進行了非線性隨機靜力分析，討論了在恒載作用下材料、幾何尺寸的隨機性對梁、柱等構(gòu)件連接處豎向撓度的影響，算例研究表明,各種隨機變量的變異對高層建筑結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響規(guī)律不同。為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時受力分析提供參考，同時為復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系不確定性參數(shù)的隨機分析提供相應(yīng)的思路。
獲獎情況
- 無
鑒定結(jié)果
- 作者均為學(xué)生
參考文獻
- 【1】 葉毅、苗峰、張哲、夏國平.自錨式斜拉-懸索協(xié)作體系橋非線性隨機靜力分析, 大連理工大學(xué)土木水利學(xué)院; 2009-06-013； 【2】 張哲.金馬大橋設(shè)計實踐與理論探索[J].大連理工大學(xué)學(xué)報1999，39（2）：285-293； 【3】陳鐵冰,楊炳成,石洞.斜拉橋非線性隨機靜力分析[J].西安公路交通大學(xué)學(xué)報,2000,20(2):45-48；
同類課題研究水平概述
- 目前，國內(nèi)外學(xué)者對于非線性隨機靜力分析方面的課題已經(jīng)有一些研究，但大多數(shù)研究的領(lǐng)域都是面向于橋梁方向，主要是一些大跨度的斜拉或者懸索橋，對于高層建筑的非線性隨機靜力分析的成果就目前而言還不是很多，有待進一步深入研究和發(fā)展。 下面是國內(nèi)外一些與非線性隨機靜力分析相關(guān)的論文： 1、【標題】斜拉橋非線性隨機靜力分析 【作者】陳鐵冰 楊炳成 【關(guān)鍵詞】斜拉橋 非線性隨機靜力分析 響應(yīng)面法 【刊名】西安公路交通大學(xué)學(xué)報 2000-20-2 【ISSN】1007-4112 【機構(gòu)】[1]同濟大學(xué)橋梁工程系 [2]西安公路交通大學(xué)公路工程學(xué)院 【摘要】對于大跨徑斜拉橋來說，幾何非線性效應(yīng)比較顯著，材料、幾何尺寸、外部荷載等的隨機性，對斜拉的結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響較大應(yīng)用響應(yīng)面法對大跨徑斜拉橋進行非線性隨機靜力分析。研究表明響應(yīng)面法是斜拉橋非線性性隨機靜力分析的有效方法，有斜拉橋的靜力分析中，有必要考慮材料、幾何尺寸、外部荷載等的隨機性。. 2、【標題】大跨懸索橋非線性隨機靜力分析 【作者】石磊 劉春城 張哲 杜蓬娟 【關(guān)鍵詞】大跨度懸索橋結(jié)構(gòu) 響應(yīng)面法 幾何非線性 隨機性 靜力分析 【刊名】大連理工大學(xué)學(xué)報 2004-44-3 【ISSN】1000-8608 【機構(gòu)】大連理工大學(xué)橋梁研究所，遼寧大連116024 【摘要】大跨度懸索橋結(jié)構(gòu)具有顯著的幾何非線性行為．且存在材料特性、幾何尺寸的隨機性．先對纜索采用較小抗彎剛度參數(shù)的梁單元，對懸索橋進行確定性的幾何非線性分析；然后采用響應(yīng)面法進行非線性隨機靜力分析；最后針對1座大跨懸索橋，計算了在豎向活載作用下材料、幾何尺寸的隨機性對主梁跨中位移的影響．結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)隨機性的影響十分明顯． 3、Bucher C G, Bourgund U. A fast and efficient response surfaceapproach for structural reliability problems[J].Structural Safety,1990,7(1): 57-66.
