周期框架結(jié)構(gòu)波動(dòng)頻散動(dòng)力特性研究.pdf

1、框架結(jié)構(gòu)可看作是由標(biāo)準(zhǔn)層結(jié)構(gòu)沿高度方向不斷堆積而成的一種周期結(jié)構(gòu)。這種周期性的布置形式也賦予了框架結(jié)構(gòu)一些獨(dú)特的動(dòng)力特性。本文將周期結(jié)構(gòu)理論引入到土木工程領(lǐng)域，通過理論研究和數(shù)值模擬的研究方法，系統(tǒng)研究了框架結(jié)構(gòu)頻散動(dòng)力特性。
　　主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)基于周期結(jié)構(gòu)理論和Timoshenko梁理論，提出了框架結(jié)構(gòu)體系的頻散特性簡(jiǎn)化計(jì)算模型;(2)將狀態(tài)空間-傳遞矩陣法應(yīng)用于頻散關(guān)系計(jì)算，給出了無限周期框架結(jié)構(gòu)的頻散曲線，并通過與

2、有限單元法的對(duì)比驗(yàn)證了計(jì)算結(jié)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(jié)構(gòu)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(dá)式;(4)研究了框架結(jié)構(gòu)典型構(gòu)件參數(shù)（梁、柱、板和填充墻）與模型參數(shù)對(duì)頻散曲線前兩階衰減域的影響，分析了阻尼對(duì)周期框架結(jié)構(gòu)的濾波特性的影響;(5)采用Riccati狀態(tài)空間-傳遞矩陣法對(duì)有限周期結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，進(jìn)一步驗(yàn)證了對(duì)衰減域特性的理論分析結(jié)果。
　　研究發(fā)現(xiàn):由于框架結(jié)構(gòu)

3、具有幾何周期性，無限周期框架結(jié)構(gòu)的頻散曲線具有帶特性。某些頻段內(nèi)存在波矢與頻率相對(duì)應(yīng)，稱為通頻域，其它頻段內(nèi)不存在波矢與頻率相對(duì)應(yīng)，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(duì)框架柱的轉(zhuǎn)動(dòng)約束作用無關(guān)，衰減域的截止頻率與樓層處重力荷載無關(guān)，因此可提出退化模型快速計(jì)算衰減域邊界頻率?？蚣芙Y(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)層層高、框架柱的截面尺寸、填充墻剛度等參數(shù)對(duì)周期框架結(jié)構(gòu)頻散特性的影響較大，而框架梁的截面尺寸、混凝土強(qiáng)度等級(jí)、板厚、跨度等參數(shù)對(duì)周期框

4、架結(jié)構(gòu)頻散特性的影響可以忽略?？紤]阻尼耗能因素后，周期結(jié)構(gòu)對(duì)衰減域外的外部激勵(lì)的阻隔作用主要由阻尼耗能機(jī)理控制，同時(shí)周期結(jié)構(gòu)對(duì)衰減域內(nèi)的外部激勵(lì)的阻隔作用主要由濾波衰減作用來實(shí)現(xiàn)。基于Riccati變換的傳遞矩陣法，可有效提高頻域動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算結(jié)果的穩(wěn)定性。有限周期框架結(jié)構(gòu)的頻域和時(shí)域動(dòng)力響應(yīng)分析結(jié)果同無限周期條件下的衰減域相對(duì)應(yīng)，外部激勵(lì)頻率在衰減域范圍內(nèi)時(shí)，振/波動(dòng)在框架結(jié)構(gòu)中會(huì)隨著傳播不斷衰減;外部激勵(lì)頻率在衰減域范圍外時(shí)，振/波動(dòng)