變截面超高層建筑在湍流風作用下的非線性振動研究.pdf

1、隨著超高層建筑中越來越多地使用輕質(zhì)高強材料，結(jié)構(gòu)風敏感特性增強，其在湍流風作用下發(fā)生馳振的風險也隨之增大。然而現(xiàn)階段總是運用線性理論對其進行動力分析，而變截面超高層建筑結(jié)構(gòu)自身的幾何非線性以及風荷載中的湍流成分的參數(shù)非線性等因素，會造成建筑結(jié)構(gòu)很強的非線性行為。這些非線性行為將在超高層建筑的振動過程中引起某些線性分析時所不能揭示的現(xiàn)象。本文結(jié)合非線性動力學研究方法，以變截面超高層建筑結(jié)構(gòu)為研究對象，建立結(jié)構(gòu)非線性振動模型，研究其在湍流風

2、作用下的非線性振動的行為及馳振運動的穩(wěn)定分析，從而為解決實際工程中超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計以及振動控制提供思路和建議。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個部分：
　　基于Hamilton原理及邊界條件即高層建筑結(jié)構(gòu)中心軸線不可伸長，推導出變截面超高層建筑結(jié)構(gòu)在湍流風荷載引起的非線性方程，利用Taylor公式將方程里各項多項式展開至三次非線性項，并對方程進行無量綱化處理化簡，得到高層建筑結(jié)構(gòu)的非線性動力學方程。
　　結(jié)合非線性振動的分析

3、方法，采用Galerkin方法化簡離散，進行多尺度法攝動分析，研究主共振-主參數(shù)共振下1:1和1:2兩種情況下的平均方程，并分別計算模態(tài)時程曲線，討論變截面超高層建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比、振動的初始條件和長細比對其非線性動力行為的影響。考慮1:2內(nèi)共振情形下的分岔與混沌動力學問題，以外激勵幅值為控制參數(shù)，研究超高層建筑結(jié)構(gòu)振動模態(tài)隨著外激勵幅值增加而產(chǎn)生分岔的行為及影響，應(yīng)用相位圖、龐加萊映射對復雜非線性系統(tǒng)的動力學行為進行定性研究。