基於能量原理的束筒結構簡化計算

2022-10-03 10:30:02 字數 826 閱讀 9114

作者:馮博崔喜田

**:《城市建設理論研究》2023年第13期

摘要:根據連續化原理,把束筒等效連續化為由各向異形板和角柱圍成的等效實腹薄壁筒,記其剪下變形和縱向翹曲位移,假定了縱向位移函式,引入相應的對偶變數,建立了考慮剪力滯後影響的束筒結構受彎分析的哈密頓對偶求解體系,能方便地通過精細積分法求出高精度數值解。該方法是哈密頓力學在薄壁桿件結構彎曲分析中的應用,數學推導簡單,且有成熟高效的數值演算法,思路清晰、精度高、易於接受,對問題的求解提供了新的思路。

計算結果表明,本方法具有較高的精度和適用性,可方便地用於束筒結構的初步計算。

關鍵詞:束筒結構;單向彎曲;剪力滯後;哈密頓對偶求解體系;精細積分法;

中圖分類號: tu311文獻標識碼: a 文章編號:

束筒結構[1]是將幾個筒體(通常為框筒)排放在一起,由樓蓋將它們約束起來共同抵抗水平作用的結構體系。由於這種結構側向剛度很大,從而可允許建築物達到很高的高度。從結構上看,束筒結構的承載能力強、側向剛度大,具有良好的延性和抗震效能;從建築上看,束筒結構可以提供較大的使用空間,使建築布置靈活,這是這些優點,束筒結構體系常被高層建築[2]所採用。

所以,對束筒結構的研究不僅具有一定的科學理論意義,而且也有廣泛地工程應用價值。

1.基本假定和計算模型

目前束筒結構最有代表性的建築是美國芝加哥的sears大廈,這種結構具有空間剛度大、抗側效能好、平面布置靈活等優點,是超高層建築的最佳結構形式之一。本文採用連續化的數學模型,將九孔束筒的八榀框架模擬為圖1中的八片等效均質正交板。從任一榀框架中取界於四個相鄰反彎點之間的一標準十字元,並將它視為等效的矩形元。

等效薄壁板的折算厚度為及折算剪下模量為,以上等效引數可由等效連續化法[3]求出。

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