基于狀態(tài)空間法的鋼框架結(jié)構(gòu)力學分析.pdf

1、中國的鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)和鋼結(jié)構(gòu)建筑業(yè)隨著近年來科學技術(shù)的進一步發(fā)展獲得了快速的發(fā)展，與鋼結(jié)構(gòu)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展日新月異。鋼結(jié)構(gòu)體系憑借其強大的綜合優(yōu)勢正逐步取代傳統(tǒng)的磚混結(jié)構(gòu)。一方面，鋼結(jié)構(gòu)具有強度高、抗震性強、自重輕、施工期短的特點，另一方面，其空間利用率高、對環(huán)境污染小、可塑性強的特點也迎合了現(xiàn)代社會環(huán)保、綠色的發(fā)展的新理念。從而在鋼結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展中，有必要對鋼結(jié)構(gòu)的各項力學性能進行研究分析。
　　本文采用狀態(tài)空間法針對鋼框架結(jié)構(gòu)的力學

2、性能進行研究。在靜力問題上，考慮結(jié)構(gòu)樓板的剪切變形并采用分段連續(xù)化的簡化計算模型，以結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移為未知變量建立平衡方程，依據(jù)狀態(tài)空間理論選取合適的狀態(tài)變量，建立了相應的狀態(tài)方程，再結(jié)合已知的邊界條件求解出狀態(tài)傳遞矩陣并求得鋼框架結(jié)構(gòu)任一高度處剪力與側(cè)移的狀態(tài)空間解。在動力問題上，計算模型采用層模型，根據(jù)結(jié)構(gòu)動力學方程，取結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的速度與位移為狀態(tài)變量，建立了鋼框架結(jié)構(gòu)動力分析的狀態(tài)方程，通過應用凱萊-哈密頓定理化的方法求解矩陣指數(shù)函數(shù)

3、，求出其結(jié)構(gòu)動力問題的狀態(tài)空間解。同時考慮地震作用，選取EL-Centro site地震波，計算鋼框架結(jié)構(gòu)在該地震條件下的動力響應。最后，通過給出具體的數(shù)值仿真算例，將本文推導出的理論公式借助Matlab數(shù)學編程軟件進行輔助計算，得到鋼框架結(jié)構(gòu)在水平均布荷載作用下的剪力與側(cè)移數(shù)值;鋼框架結(jié)構(gòu)在地震作用下的自振頻率、最大層位移以及樓層位移響應量，并且將本文方法求得的理論數(shù)值結(jié)果與有限元Midas Gen軟件模擬的結(jié)果進行了對比。