高层悬挂结构体系的动力性能研究

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高层悬挂结构体系是一种新型结构体系,能充分利用高强材料的物理性能,带来建筑室内和底部大空间,解决建筑功能与结构构造之间的矛盾,实现建筑物的坚固、适用和艺术美三方面的统一,并产生良好的社会及经济效益。本文对这一新型结构体系的动力性能进行了如下的研究。首先根据结构振动控制理论,分析了悬挂建筑结构控制体系,包括主动及被动悬挂控制体系及作用机理。其次,对核筒悬挂结构,给出了设计要点。推导了地面简谐运动作用下的加速度和位移的频率响应函数。分析了频率、阻尼和悬挂质量对动力响应的影响。另外,基于目前普遍采用的简化模型的基础上,提出了反映多段悬挂结构悬挂楼层之间相互作用的精确减震模型。并举一算例讨论了刚度、质量对其自振频率的影响,对两种模型计算的结果作了比较。悬挂结构主体结构之间的连接刚度对频率的分布和振型的性质有重要影响,悬挂楼层后,体系的频域范围扩大。连接刚度较小时,悬挂和主体的振型明显分成两部分,悬挂部分相对主体作相反运动使主体达到减震的目的。最后,对多段多层悬挂结构进行了反应谱和时程分析。在时程分析中,对阻尼矩阵的形成提出了改进方法,即主体部分按瑞利阻尼模式计算,悬挂与核筒之间的联结阻尼按实际值输入。与时程分析法的结果比较,表明反应谱法高估了地震作用。因此,对悬挂建筑结构除采用反应谱法分析外,应采用时程分析法补充计算。
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