周期框架結構波動頻散動力特性研究.pdf

1、框架結構可看作是由標準層結構沿高度方向不斷堆積而成的一種周期結構。這種周期性的布置形式也賦予了框架結構一些獨特的動力特性。本文將周期結構理論引入到土木工程領域，通過理論研究和數值模擬的研究方法，系統(tǒng)研究了框架結構頻散動力特性。
　　主要研究內容包括:(1)基于周期結構理論和Timoshenko梁理論，提出了框架結構體系的頻散特性簡化計算模型;(2)將狀態(tài)空間-傳遞矩陣法應用于頻散關系計算，給出了無限周期框架結構的頻散曲線，并通過與

2、有限單元法的對比驗證了計算結果的正確性;(3)通過相速度、群速度及模態(tài)分析，討論了框架結構的頻散特性，并給出了第一衰減域起始頻率的近似顯示表達式;(4)研究了框架結構典型構件參數（梁、柱、板和填充墻）與模型參數對頻散曲線前兩階衰減域的影響，分析了阻尼對周期框架結構的濾波特性的影響;(5)采用Riccati狀態(tài)空間-傳遞矩陣法對有限周期結構的動力響應進行了數值模擬，進一步驗證了對衰減域特性的理論分析結果。
　　研究發(fā)現(xiàn):由于框架結構

3、具有幾何周期性，無限周期框架結構的頻散曲線具有帶特性。某些頻段內存在波矢與頻率相對應，稱為通頻域，其它頻段內不存在波矢與頻率相對應，稱為衰減域。模態(tài)分析表明:衰減域的起始頻率與框架梁對框架柱的轉動約束作用無關，衰減域的截止頻率與樓層處重力荷載無關，因此可提出退化模型快速計算衰減域邊界頻率。框架結構的標準層層高、框架柱的截面尺寸、填充墻剛度等參數對周期框架結構頻散特性的影響較大，而框架梁的截面尺寸、混凝土強度等級、板厚、跨度等參數對周期框

4、架結構頻散特性的影響可以忽略?？紤]阻尼耗能因素后，周期結構對衰減域外的外部激勵的阻隔作用主要由阻尼耗能機理控制，同時周期結構對衰減域內的外部激勵的阻隔作用主要由濾波衰減作用來實現(xiàn)。基于Riccati變換的傳遞矩陣法，可有效提高頻域動力響應計算結果的穩(wěn)定性。有限周期框架結構的頻域和時域動力響應分析結果同無限周期條件下的衰減域相對應，外部激勵頻率在衰減域范圍內時，振/波動在框架結構中會隨著傳播不斷衰減;外部激勵頻率在衰減域范圍外時，振/波動