超高层圆形筒壳结构体系建模与分析

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1、全日制硕士学位论文超高层圆形筒壳结构体系的建模与分析学生类别：学术型研究生申请人姓名:张滢指导教师：龚耀清专业名称：结构工程研究方向：结构设计计算理论河南理工大学土木工程学院二○一一年六月万方数据中图分类号：TU973密级：公开UDC：624单位代码：10460超高层圆形筒壳结构体系的建模与分析ThemodellingandanalysisofCircularLatticed-shellStructuralSystemsofSuper-tallBuildings申请人姓名张滢申请学位工学硕士学科专业结构工程研究方

2、向结构设计计算理论导师龚耀清职称教授提交日期2011.3答辩日期2011.6河南理工大学万方数据万方数据河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南

3、理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日万方数据万方数据万方数据致谢本文是在导师龚耀清教授的悉心指导下完成的，从论文选题、进展到最后定稿都凝聚着导师的心血。导师渊博的知识、严谨的治学态度、深厚的专业功底

4、、谦逊正直的为人以及在科研上表现出的一丝不苟的精神给我留下了深刻的印象，时时影响和激励着我。导师在学业上对我严格要求，生活上也给予了我无微不至的关怀与帮助。在科研上，更是给予了我全力的支持，精心的指导，真诚的帮助和谆谆的教诲。在本文开题和撰写过程中，老师不仅给我提供了大量的相关文献，而且力求对我所遇到的每一个问题都有一个明确的解答。在论文审稿过程中，老师仔细审阅、逐字推敲，每一句话的具体说法、每一个标点无不反映出他高度的责任感和严谨的治学态度。感谢研究生期间土木学院的领导和老师们的关怀和帮助，感谢我的同门师兄弟杨

5、威威、蔡红奎，他们在论文的撰写过程中给予了我莫大的帮助。感谢我的研究生同学们，是他们陪我度过了快乐的三年时光！最后，深深感谢对我的学习全力支持的家人和身边给予我热心帮助和鼓励的朋友们。我的每一次进步和收获都浸透着他们的汗水和心血，我再次向他们致以最衷心的感谢！万方数据万方数据摘要超高层圆形网壳结构是一种新型的结构型式。为了分析此类结构体系，本文研究了其建模与分析方法。主要工作有：1.关于建模：先根据刚度和质量等效原理将超高层圆形网壳结构体系简化为支撑于半无限大弹性地基上的变截面薄壁筒，然后选取适当的节线进行划分，

6、并用节线上的单变量未知函数为基本未知量来描述结构体系的位移场或运动场，再利用最小势能原理或哈密顿原理推导问题的控制微分方程以及相应的边界条件，最后用常微分方程求解器（ODESolver）进行求解。2.关于分析：通过算例，分别讨论了超高层圆形网壳结构进行集地基、基础与上部结构共同工作问题、超高层圆形网壳结构体系的自由振动。我们发现：圆形网壳结构具有很好的整体性，且在横向荷载作用下横向侧移很小，具有很好的稳定性；x、y方向的自振周期与方向的自振周期十分接近，即若结构在地震的z作用下会发生共振，其振动将在几个方向同时进

7、行，这将加速结构的破坏。关键词：超高层建筑结构；圆形网壳结构；三维分析模型；ODE法；常微分方程求解器I万方数据万方数据ABSTRACTThecircularlatticed-shellstructureisoneofnew-typestructuralsystemsforsuper-tallbuildings.Inordertoanalyzethestructuralsystem,boththemodellingandanalyticalmethodsareinvestigatedinthethesis.The

8、principalworksareasfollows:1.Modelling:Acircularlatticed-shellstructureissimplifiedasathin-walledcirculartubeofvariablecrosssectionssupportedonasemi-infiniteelasticbody,basedontheprincipl