类反应谱法理论研究及程序实现
  • 【摘要】

    在多层工业厂房中,越来越多的动力设备上楼,楼面上设备动荷载引起的结构振动问题给人们的生产和生活带来很多危害.对于有动力设备的厂房,结构振动往往不能完全避免,故如何合理估计其动力响应是结构设计中的关键.谐波荷载是楼面设备动荷载中一种比较常见的荷载类型.通过对目前研究成果的总结分析,发现传统的设计方法(如动力系数法)由于对结构动力特性考虑不足,其计算结果不能合理反映结构的动力响应,且不能对振动舒适性进... 展开>>在多层工业厂房中,越来越多的动力设备上楼,楼面上设备动荷载引起的结构振动问题给人们的生产和生活带来很多危害.对于有动力设备的厂房,结构振动往往不能完全避免,故如何合理估计其动力响应是结构设计中的关键.谐波荷载是楼面设备动荷载中一种比较常见的荷载类型.通过对目前研究成果的总结分析,发现传统的设计方法(如动力系数法)由于对结构动力特性考虑不足,其计算结果不能合理反映结构的动力响应,且不能对振动舒适性进行评估.而计算较为精确的时程分析法由于各方面的限制,还难以推广.为此,国内学者蔡元奇教授借鉴了地震反应谱的思想,首次提出了求解楼面谐波荷载作用下结构响应的类反应谱法.本文结合具体工程实例,对类反应谱法理论和程序实现做了深入研究. 本文首先回顾了基于模态叠加的类反应谱法推导过程,并提出以频率比为模态截断的新指标,采用SRSS法、CQC法和ABS法进行模态组合.然后基于大型通用有限元软件ANSYS为计算平台,运用APDL和UIDL语言进行二次开发,制定了类反应谱法非标准计算分析模块,实现了类反应谱法在ANSYS平台上的参数化与可视化分析,并编制算例验证了模块程序的正确性.最后,本文以某电厂转运站为工程背景,分别采用了动力系数法、弹性时程法和类反应谱法计算结构的动力响应.分析结果表明:动力系数法计算结果与弹性时程法分析结构响应最大包络值相差较大;该厂房结构自振频率密集,模态间耦连明显,考虑模态耦连的CQC组合类反应谱法分析结果与弹性时程分析结构响应最大包络值分布和变化规律基本一致,且能较好的包络时程结果,但小于ABS组合结果,是安全、经济的;SRSS组合由于没有考虑模态间的耦合项,对结构局部区域响应会出现过大或过小的估计.因此,根据结构的自振特性,选择合理模态组合方式的类反应谱法能得到结构最大响应的合理估计值. 本文所提出的理论方法和开发的计算模块有一定理论和实用价值,可以为相关工程设计提供依据. 收起<<

  • 【作者】

    娄泽方 

  • 【学科专业】

    工程力学

  • 【授予学位】

    硕士

  • 【授予单位】

    武汉大学

  • 【导师姓名】

    蔡元奇

  • 【学位年度】

    2011

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    谐波荷载%动力响应%类反应谱法%模态截断%模态组合