高耸钢结构塔架的风荷载、地震作用性能分析

论文摘要

在土木工程设计、计算和抗灾防灾规划中,影响最大和最容易引起工程结构失败甚至破坏的是风荷载和地震作用。本课题以实际工程为研究对象,利用现有大型有限元软件ANSYS,建立钢结构塔架模型,对模型进行动力特性研究、地震响应以及风荷载分析,从而为设计提供可靠的计算和分析依据。主要内容包括:1.建立钢结构塔架的三维有限元模型,对其进行模态分析,得到前15阶频率、振型。然后将塔架简化为二维模型,分别求出塔架的质量矩阵和刚度矩阵,用MATLAB解出前3阶频率和振型,与三维模型进行对比。2.按照《建筑抗震设计规范》中的相关规定:采用两组天然波(El Centro波和Taft波)和一组人工波对钢结构塔架进行地震响应分析,采用瞬态动力学分析技术,确定了结构的动力响应,为进一步对高耸塔式结构进行振动控制提供了必要的技术参数。3.研究塔架风荷载的计算方法,将计算结果施加到有限元模型上,求得风荷载作用下塔架的变形和应力,判断其侧移是否满足要求,结构在风荷载作用下是否安全可靠。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 钢结构塔架发展概况
• 1.3 钢结构塔架的抗震研究
• 1.4 钢结构塔架的抗风研究
• 1.5 本文的主要工作
• 第二章 钢塔架模型建立及振动特性研究
• 2.1 引言
• 2.2 ANSYS 有限元软件简介
• 2.2.1 关于ANSYS
• 2.2.2 ANSYS 的主要功能
• 2.2.3 ANSYS 的分析步骤
• 2.3 钢塔架三维模型建立
• 2.3.1 工程概况
• 2.3.2 有限元模型单元的选取
• 2.3.3 有限元模型的建立
• 2.4 模态分析
• 2.4.1 模态分析理论
• 2.4.2 模态分析采用的方法—子空间迭代法
• 2.4.3 三维模型模态分析
• 2.4.4 三维模型简化
• 2.5 本章小结
• 第三章 钢塔架地震响应分析
• 3.1 引言
• 3.2 地震响应分析
• 3.2.1 基本理论
• 3.2.2 分析方法
• 3.2.3 地震波的选取
• 3.2.4 钢塔架地震响应分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 钢塔架风荷载分析
• 4.1 引言
• 4.2 风荷载的计算
• 4.2.1 风振系数的计算
• 4.2.2 风载体型系数的计算
• 4.2.3 风荷载
• 4.3 钢塔架静风荷载分析
• 4.3.1 风荷载的施加方式
• 4.3.2 风荷载分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要