基本信息
- 项目名称：
- 高层建筑非线性随机静力分析
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 高层建筑是目前以及未来城市建筑发展的必然趋势。实际工程中存在许多随机性问题。传统的工程结构设计与分析是建立在确定性的力学模型基础上进行的，忽略了结构系统的变异性，本质上是某种均值参数系统代替原结构系统。这种方法带有浓烈的主观色彩，不能定量考虑这些不确定性，在结构设计中往往因过低或过高地估计了安全系数而导致不安全的结构或不经济的结构。
- 详细介绍：
- 高层建筑具有显著的几何非线性行为，且存在材料特性、几何尺寸的随机性。应用响应面法，选择出若干个对因变量影响较大的随机变量参与响应面拟合。本文针对某高层建筑，进行了非线性随机静力分析，讨论了在恒载作用下材料、几何尺寸的随机性对梁、柱连接处竖向挠度的影响，结果表明，结构随机性的影响较明显；各种随机变量的变异对高层建筑结构响应影响规律不同，其中结构尺寸的变异对结构响应影响最大。分析结果为高层建筑受力分析提供参考依据，同时为复杂结构体系不确定性参数的随机分析提供相应的思路。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：由于结构构件的几何尺寸、材料性能及外部荷载等基本设计变量随机变化时将影响高层结构响应，并且各种基本变量的影响程度也不同，因此，在高层结构分析时有必要考察一些基本设计变量随机变化时对结构静力响应的影响，将有助于高层建筑结构的设计和分析。基本思路：1、学习相关理论及软件，熟悉图纸。2、针对具体实际工程，采用通用软件建立模型，进行数值分析。3、分析结果整理，并撰写具有一定价值的学术论文。
科学性、先进性及独特之处
- 高层建筑是建筑发展的一个重要方向，随高度的增加，结构的非线性特性越来越突出。本项目依托具体工程实例，采用响应面法进行研究，此方法优点在于它只需通过研究结构响应与各种随机因素之间的关系建立结构响应面方程，进一步研究结构的随机特性。算例分析过程采用CAD软件建立三维空间模型，将其导入通用有限元软件Midas/Civil进行分析，得出相关数据，再采用实用数学工具软件进行数据处理，得出结论。
应用价值和现实意义
- 【1】为高层建筑结构设计时受力分析提供参考 ； 【2】为复杂结构体系不确定性参数的随机分析提供相应的思路； 【3】对于指导建筑设计、提高建筑设计的安全性具有一定的现实意义；
学术论文摘要
- 对于高层建筑的设计和结构分析来说,考虑结构几何非线性效应进行静立分析是一项重要的内容,但是在此分析过程中材料特性、几何尺寸的随机性将影响计算结果。应用响应面法，选择出若干个对因变量影响较大的随机变量参与响应面拟合。针对高层建筑—-怡情山水小区高层建筑进行了非线性随机静力分析，讨论了在恒载作用下材料、几何尺寸的随机性对梁、柱等构件连接处竖向挠度的影响，算例研究表明,各种随机变量的变异对高层建筑结构响应影响规律不同。为高层建筑结构设计时受力分析提供参考，同时为复杂结构体系不确定性参数的随机分析提供相应的思路。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 作者均为学生
参考文献
- 【1】 叶毅、苗峰、张哲、夏国平.自锚式斜拉-悬索协作体系桥非线性随机静力分析, 大连理工大学土木水利学院; 2009-06-013； 【2】 张哲.金马大桥设计实践与理论探索[J].大连理工大学学报1999，39（2）：285-293； 【3】陈铁冰,杨炳成,石洞.斜拉桥非线性随机静力分析[J].西安公路交通大学学报,2000,20(2):45-48；
同类课题研究水平概述
- 目前，国内外学者对于非线性随机静力分析方面的课题已经有一些研究，但大多数研究的领域都是面向于桥梁方向，主要是一些大跨度的斜拉或者悬索桥，对于高层建筑的非线性随机静力分析的成果就目前而言还不是很多，有待进一步深入研究和发展。 下面是国内外一些与非线性随机静力分析相关的论文： 1、【标题】斜拉桥非线性随机静力分析 【作者】陈铁冰 杨炳成 【关键词】斜拉桥 非线性随机静力分析 响应面法 【刊名】西安公路交通大学学报 2000-20-2 【ISSN】1007-4112 【机构】[1]同济大学桥梁工程系 [2]西安公路交通大学公路工程学院 【摘要】对于大跨径斜拉桥来说，几何非线性效应比较显著，材料、几何尺寸、外部荷载等的随机性，对斜拉的结构响应影响较大应用响应面法对大跨径斜拉桥进行非线性随机静力分析。研究表明响应面法是斜拉桥非线性性随机静力分析的有效方法，有斜拉桥的静力分析中，有必要考虑材料、几何尺寸、外部荷载等的随机性。. 2、【标题】大跨悬索桥非线性随机静力分析 【作者】石磊 刘春城 张哲 杜蓬娟 【关键词】大跨度悬索桥结构 响应面法 几何非线性 随机性 静力分析 【刊名】大连理工大学学报 2004-44-3 【ISSN】1000-8608 【机构】大连理工大学桥梁研究所，辽宁大连116024 【摘要】大跨度悬索桥结构具有显著的几何非线性行为．且存在材料特性、几何尺寸的随机性．先对缆索采用较小抗弯刚度参数的梁单元，对悬索桥进行确定性的几何非线性分析；然后采用响应面法进行非线性随机静力分析；最后针对1座大跨悬索桥，计算了在竖向活载作用下材料、几何尺寸的随机性对主梁跨中位移的影响．结果表明，结构随机性的影响十分明显． 3、Bucher C G, Bourgund U. A fast and efficient response surfaceapproach for structural reliability problems[J].Structural Safety,1990,7(1): 57-66.
