基于狀態(tài)空間法分析高層框剪結(jié)構(gòu)的靜力特性.pdf

1、本文基于狀態(tài)空間法研究了一般框剪結(jié)構(gòu)和體型復(fù)雜高層框剪結(jié)構(gòu)的協(xié)同分析和二階效應(yīng)作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的簡(jiǎn)化計(jì)算方法。高層框剪結(jié)構(gòu)是我國(guó)近年來(lái)普遍采用的一種結(jié)構(gòu)體系，尤其對(duì)于平面構(gòu)件斜交的結(jié)構(gòu)形式，其變形是彎扭耦聯(lián)的，力學(xué)分析顯得較復(fù)雜。高層結(jié)構(gòu)為了節(jié)省材料，減輕自重，豎向抗側(cè)力構(gòu)件往往做成變截面的形式，為此類結(jié)構(gòu)的受力分析增加了難度。
　　本文基于傳統(tǒng)的求解析解的狀態(tài)空間理論，采用連續(xù)化的假定，把變截面斜交高層框剪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為空間剪

2、彎柱模型，對(duì)結(jié)構(gòu)的每一分段建立了協(xié)同分析的控制微分方程組，求出每一分段結(jié)構(gòu)的傳遞矩陣，從而建立了狀態(tài)空間法求解復(fù)雜高層結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論。本文又將現(xiàn)代控制論中的狀態(tài)空間法應(yīng)用到高層框剪結(jié)構(gòu)的協(xié)同分析中，由幾何方程、物理方程和平衡方程，將結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移作為系統(tǒng)的狀態(tài)變量，導(dǎo)出系統(tǒng)狀態(tài)方程，通過求解結(jié)構(gòu)狀態(tài)方程，從而得到結(jié)構(gòu)每一分段和整體的狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，求解出任意截面處的內(nèi)力和位移，建立了用狀態(tài)空間法求解高層結(jié)構(gòu)內(nèi)力和位移的分析計(jì)算公式，避免

3、了求解微分方程解析解的困難，為高層框剪結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化計(jì)算提供了一種高精度的數(shù)值解法，拓展了狀態(tài)空間法在結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用范圍。
　　狀態(tài)空間法求解高層框剪結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移最終都?xì)w結(jié)于求解一組六元一次方程組，并且隨著結(jié)構(gòu)層數(shù)和分段數(shù)的增加，不會(huì)增加未知量的數(shù)目，只是增加了矩陣相乘次數(shù)，計(jì)算操作簡(jiǎn)單易行，采用Matlab編寫計(jì)算程序，通過文獻(xiàn)算例的計(jì)算和SAP2000有限元的分析對(duì)比，可以看出本方法思路簡(jiǎn)單，算法易于實(shí)現(xiàn)并且精度較高，能夠滿