樹狀結(jié)構(gòu)形態(tài)分析及其水平地震響應(yīng)研究.pdf

1、樹狀結(jié)構(gòu)作為仿生建筑的一支，近年來逐步進入人們的視野。隨著國外出現(xiàn)眾多具有代表性的樹狀建筑，學者們對它們進行了靜力條件下的研究，而對其形態(tài)方面的優(yōu)化分析和動力響應(yīng)研究則較少。在建筑設(shè)計階段，樹狀結(jié)構(gòu)形態(tài)的確立具有重要的意義，所得的結(jié)構(gòu)既要符合力學要求，又要滿足使用功能和經(jīng)濟要求，這就要求設(shè)計者了解如何對樹狀結(jié)構(gòu)的形態(tài)進行分析。另外，對典型樹狀結(jié)構(gòu)進行水平地震作用下的響應(yīng)研究有助于讓我們進一步認識樹狀結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，為它的結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工和

2、維護打下基礎(chǔ)。本文闡述了樹狀結(jié)構(gòu)形態(tài)分析的方法和遵循的原則，進而引入了可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)形態(tài)的ESO方法，介紹其優(yōu)化原理、步驟和具體實例，此外還利用有限元程序ANSYS對單層樹狀結(jié)構(gòu)進行兩方面的優(yōu)化分析：一是以用鋼量最小為目標，實現(xiàn)經(jīng)濟性；二是以設(shè)計強度為目標，實現(xiàn)受力合理化。這些都是為了確立樹狀結(jié)構(gòu)的形態(tài)所做的一些嘗試。 本文根據(jù)樹狀結(jié)構(gòu)水平地震作用下的響應(yīng)研究所需要的動力理論，包括彈塑性分析方法、地震波的選擇和調(diào)整、樹狀結(jié)構(gòu)所需的

3、力學分析模型、材料非線性分析的基礎(chǔ)、自振特性、動力方程的求解方法和結(jié)構(gòu)阻尼的確定等，結(jié)合工程實例對樹狀結(jié)構(gòu)進行分析，包括三個算例：第一是候機樓的三層樹狀結(jié)構(gòu)模型，分別進行了在沿X方向和Z方向的水平地震作用下的響應(yīng)研究，分析節(jié)點位移和單元應(yīng)力的變化與分布；第二是以ESO方法設(shè)計出來的具有雙層樹狀結(jié)構(gòu)的藝術(shù)中心，用ANSYS程序建立模型，分析它在靜力和動力作用下的響應(yīng)，驗證雙層樹狀結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性；第三是用作雨蓬的單層樹狀結(jié)構(gòu)，研究其在罕遇