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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 高層建筑非線性隨機(jī)靜力分析
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡(jiǎn)介：
- 高層建筑是目前以及未來(lái)城市建筑發(fā)展的必然趨勢(shì)。實(shí)際工程中存在許多隨機(jī)性問(wèn)題。傳統(tǒng)的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析是建立在確定性的力學(xué)模型基礎(chǔ)上進(jìn)行的，忽略了結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的變異性，本質(zhì)上是某種均值參數(shù)系統(tǒng)代替原結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。這種方法帶有濃烈的主觀色彩，不能定量考慮這些不確定性，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中往往因過(guò)低或過(guò)高地估計(jì)了安全系數(shù)而導(dǎo)致不安全的結(jié)構(gòu)或不經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)。
- 詳細(xì)介紹：
- 高層建筑具有顯著的幾何非線性行為，且存在材料特性、幾何尺寸的隨機(jī)性。應(yīng)用響應(yīng)面法，選擇出若干個(gè)對(duì)因變量影響較大的隨機(jī)變量參與響應(yīng)面擬合。本文針對(duì)某高層建筑，進(jìn)行了非線性隨機(jī)靜力分析，討論了在恒載作用下材料、幾何尺寸的隨機(jī)性對(duì)梁、柱連接處豎向撓度的影響，結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)隨機(jī)性的影響較明顯；各種隨機(jī)變量的變異對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響規(guī)律不同，其中結(jié)構(gòu)尺寸的變異對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響最大。分析結(jié)果為高層建筑受力分析提供參考依據(jù)，同時(shí)為復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系不確定性參數(shù)的隨機(jī)分析提供相應(yīng)的思路。
作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 目的：由于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何尺寸、材料性能及外部荷載等基本設(shè)計(jì)變量隨機(jī)變化時(shí)將影響高層結(jié)構(gòu)響應(yīng)，并且各種基本變量的影響程度也不同，因此，在高層結(jié)構(gòu)分析時(shí)有必要考察一些基本設(shè)計(jì)變量隨機(jī)變化時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)靜力響應(yīng)的影響，將有助于高層建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析?；舅悸罚?、學(xué)習(xí)相關(guān)理論及軟件，熟悉圖紙。2、針對(duì)具體實(shí)際工程，采用通用軟件建立模型，進(jìn)行數(shù)值分析。3、分析結(jié)果整理，并撰寫(xiě)具有一定價(jià)值的學(xué)術(shù)論文。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 高層建筑是建筑發(fā)展的一個(gè)重要方向，隨高度的增加，結(jié)構(gòu)的非線性特性越來(lái)越突出。本項(xiàng)目依托具體工程實(shí)例，采用響應(yīng)面法進(jìn)行研究，此方法優(yōu)點(diǎn)在于它只需通過(guò)研究結(jié)構(gòu)響應(yīng)與各種隨機(jī)因素之間的關(guān)系建立結(jié)構(gòu)響應(yīng)面方程，進(jìn)一步研究結(jié)構(gòu)的隨機(jī)特性。算例分析過(guò)程采用CAD軟件建立三維空間模型，將其導(dǎo)入通用有限元軟件Midas/Civil進(jìn)行分析，得出相關(guān)數(shù)據(jù)，再采用實(shí)用數(shù)學(xué)工具軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出結(jié)論。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 【1】為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)受力分析提供參考 ； 【2】為復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系不確定性參數(shù)的隨機(jī)分析提供相應(yīng)的思路； 【3】對(duì)于指導(dǎo)建筑設(shè)計(jì)、提高建筑設(shè)計(jì)的安全性具有一定的現(xiàn)實(shí)意義；
學(xué)術(shù)論文摘要
- 對(duì)于高層建筑的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)分析來(lái)說(shuō),考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性效應(yīng)進(jìn)行靜立分析是一項(xiàng)重要的內(nèi)容,但是在此分析過(guò)程中材料特性、幾何尺寸的隨機(jī)性將影響計(jì)算結(jié)果。應(yīng)用響應(yīng)面法，選擇出若干個(gè)對(duì)因變量影響較大的隨機(jī)變量參與響應(yīng)面擬合。針對(duì)高層建筑—-怡情山水小區(qū)高層建筑進(jìn)行了非線性隨機(jī)靜力分析，討論了在恒載作用下材料、幾何尺寸的隨機(jī)性對(duì)梁、柱等構(gòu)件連接處豎向撓度的影響，算例研究表明,各種隨機(jī)變量的變異對(duì)高層建筑結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響規(guī)律不同。為高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)受力分析提供參考，同時(shí)為復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系不確定性參數(shù)的隨機(jī)分析提供相應(yīng)的思路。
獲獎(jiǎng)情況
- 無(wú)
鑒定結(jié)果
- 作者均為學(xué)生
參考文獻(xiàn)
- 【1】 葉毅、苗峰、張哲、夏國(guó)平.自錨式斜拉-懸索協(xié)作體系橋非線性隨機(jī)靜力分析, 大連理工大學(xué)土木水利學(xué)院; 2009-06-013； 【2】 張哲.金馬大橋設(shè)計(jì)實(shí)踐與理論探索[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)1999，39（2）：285-293； 【3】陳鐵冰,楊炳成,石洞.斜拉橋非線性隨機(jī)靜力分析[J].西安公路交通大學(xué)學(xué)報(bào),2000,20(2):45-48；
同類課題研究水平概述
- 目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于非線性隨機(jī)靜力分析方面的課題已經(jīng)有一些研究，但大多數(shù)研究的領(lǐng)域都是面向于橋梁方向，主要是一些大跨度的斜拉或者懸索橋，對(duì)于高層建筑的非線性隨機(jī)靜力分析的成果就目前而言還不是很多，有待進(jìn)一步深入研究和發(fā)展。 下面是國(guó)內(nèi)外一些與非線性隨機(jī)靜力分析相關(guān)的論文： 1、【標(biāo)題】斜拉橋非線性隨機(jī)靜力分析 【作者】陳鐵冰 楊炳成 【關(guān)鍵詞】斜拉橋 非線性隨機(jī)靜力分析 響應(yīng)面法 【刊名】西安公路交通大學(xué)學(xué)報(bào) 2000-20-2 【ISSN】1007-4112 【機(jī)構(gòu)】[1]同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系 [2]西安公路交通大學(xué)公路工程學(xué)院 【摘要】對(duì)于大跨徑斜拉橋來(lái)說(shuō)，幾何非線性效應(yīng)比較顯著，材料、幾何尺寸、外部荷載等的隨機(jī)性，對(duì)斜拉的結(jié)構(gòu)響應(yīng)影響較大應(yīng)用響應(yīng)面法對(duì)大跨徑斜拉橋進(jìn)行非線性隨機(jī)靜力分析。研究表明響應(yīng)面法是斜拉橋非線性性隨機(jī)靜力分析的有效方法，有斜拉橋的靜力分析中，有必要考慮材料、幾何尺寸、外部荷載等的隨機(jī)性。. 2、【標(biāo)題】大跨懸索橋非線性隨機(jī)靜力分析 【作者】石磊 劉春城 張哲 杜蓬娟 【關(guān)鍵詞】大跨度懸索橋結(jié)構(gòu) 響應(yīng)面法 幾何非線性 隨機(jī)性 靜力分析 【刊名】大連理工大學(xué)學(xué)報(bào) 2004-44-3 【ISSN】1000-8608 【機(jī)構(gòu)】大連理工大學(xué)橋梁研究所，遼寧大連116024 【摘要】大跨度懸索橋結(jié)構(gòu)具有顯著的幾何非線性行為．且存在材料特性、幾何尺寸的隨機(jī)性．先對(duì)纜索采用較小抗彎剛度參數(shù)的梁?jiǎn)卧?，?duì)懸索橋進(jìn)行確定性的幾何非線性分析；然后采用響應(yīng)面法進(jìn)行非線性隨機(jī)靜力分析；最后針對(duì)1座大跨懸索橋，計(jì)算了在豎向活載作用下材料、幾何尺寸的隨機(jī)性對(duì)主梁跨中位移的影響．結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)隨機(jī)性的影響十分明顯． 3、Bucher C G, Bourgund U. A fast and efficient response surfaceapproach for structural reliability problems[J].Structural Safety,1990,7(1): 57-66.
