开题报告---建筑结构动力时程分析与振动控制

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1、1 开题报告开题报告 课题名称 建筑结构动力时程分析与振动控制 2 姓 名 入学时间 2008.9 导师姓名和职称 胡启平 教授 课题名称 建筑结构动力时程分析与振动控制 课题来源 自选 课题类型 1. 基础研究 2. 应用基础研究 3. 应用研究 （选一项打） 报告时间 2010 年 4 月 22 日 报告地点 土木工程学院 预计学位论文完成时间：2011.3 开题报告评议组成员名单 姓 名 职 称 姓 名 职 称 摘 要 研究内容和意义： 地震等荷载作用对建筑物的破坏严重危害着人们的生命和财产安全，随着建筑 结构的高柔化、轻质化，使得其在地震等作用下更易产生振动和大幅变形乃至破坏。 所以对

2、建筑结构进行动力分析和振动控制具有重要的现实意义。 本文采用动力时程分析法来研究建筑结构多遇地震作用下的线弹性变化过程， 并对建筑结构进行减振控制，基于哈密顿体系及精细积分法导出建筑结构的刚度矩 阵，再利用动力时程分析的精细积分法对建筑结构进行动力分析和振动控制研究。 最后给出一套建筑结构动力时程分析和振动控制研究的方法，并编制相应的 Matlab 程序。最后通过具体算例分析，将结果与有限元软件（ANSYS）对比，从而验证本 文方法分析动力问题及振动控制研究方面的可行性，并对建筑结构计算模型的优劣 和适用范围作出评判。 关键词：动力时程分析；振动控制；区段混合能；哈密顿体系；精细积分法 3 一

3、、立项依据（包括科学意义和应用前景，国内外研究概况，主要参考文献等） 1 背景及意义背景及意义 近年来， 地震等荷载作用对建筑物的破坏严重危害着人们的生命和财产安全， 随着建筑 结构的高柔化、轻质化，使得其在地震等作用下更易产生振动和大幅变形乃至破坏。仅在静 力荷载作用下进行结构的分析已不能满足工程的需要。 所以对建筑结构进行动力分析和振动 控制具有重要的现实意义。 我国 抗震结构设计规范 对建筑结构在多遇地震作用下的计算采用底部剪力法和振型 分解反应谱法。底部剪力法只考虑结构第一振型，对于高层建筑会有较大误差；反应谱法， 是使用统计的方法将动力作用下质点的地震响应绘制成反应谱曲线， 然后用静

4、力法进行结构 分析，是一种拟动力分析方法。但是地震作用是一个时间过程，反应谱法不能反映结构在地 震动过程中的经历。在求解结构的刚度矩阵时，传统上采用有限单元法集成,但有限单元法 计算工作量大，占用很大的计算机内存。并且在求解结构的动力方程时，传统的 Newmark、 Wilson 方法一般只具有一阶精度或二阶精度,尤其在高频阶段更是精度较低，还具有算法阻 尼,且难以有效地控制,使结果产生较大的误差。 并且传统的建筑结构是通过提高自身的抗力来抵御地震和飓风作用的， 通常采取加大构 件截面尺寸、采用高强度材料等方法。但这些方法己经法满足建筑新的需求。因此，结构振 动控制理论和应用的研究具有非常重要的现实意义。 具体而言， 结构振动控制就是在结构上 附设控制构件或控制装置，达到结构减振的目的。 本文采用动力时程分析法来研究建筑结构多遇地震作用下的线弹性变化过程， 并对建筑 结构进行减振控制， 采用在建筑结构上增加粘弹性阻尼器的方法， 减小或抑制结构的动力反 应。 文中基于哈密顿体系及精细积分法导出建筑结构的刚度矩阵， 再利用动力时程分析的精 细积分法对其进行动力分析和振动