Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. КРАТКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ДИНАМИЧЕСКИМ
РАСЧЕТАМ МНОГОЭТАЖНЫХ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ НА ВЕТРОВУЮ
НАГРУЗКУ 8
1.1. Краткий обзор развития методов динамических расчетов зданий в ветровом потоке 8
1.2. Повреждение зданий и сооружений при действии динамической нагрузки 9
1.3. Состояние вопроса исследования на современном этапе 13
ГЛАВА 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ. СРАВНЕНИЕ НОРМ 25
2.1. Нигерийские и российские нормы расчета на ветровую нагрузку 25
2.2. NSCP 1:1973 Часть 3 : «Ветровая нагрузка» 25
2.3. СНиП 2,01.07-85 «Нагрузки и воздействия» 29
2.4. Сравнение российских и нигерийских норм при динамическим расчете здания на ветровую нагрузку. Расчет по СНиП и NSCP I. 33
Выводы по 1. и 2 главам. Постановка задачи исследования 37
ГЛАВА 3. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЗДАНИЙ НА ВЕТРОВУЮ НАГРУЗКУ..
3.1. Системы с одной степенью свободы 40
3.2. Системы с конечным числом степеней свободы 47
3.3. Пример динамического расчета зданий на ветровую нагрузку аналитическим методом 52
Выводы по главе 3 59
ГЛАВА 4. ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ ЗДАНИЙ НА ВЕТРОВУЮ НАГРУЗКУ. ИНТЕГРИРОВАНИЕ УРАВНЕНИЙ ДИНАМИКИ СИСТЕМ С КОНЕЧНЫМ ЧИСЛОМ СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ 60
4.1. Процедура численного интегрирования уравнений динамики систем с конечным числом степеней свободы 61
4.2. Последовательность операций интегрирования при решении линейных задач 63
4.3. Расчет 10-ти этажного гражданского здания на ветровую нагрузку на MatLAB . 66
4.4. Решения нелинейной задачи численным методом 73
4.5. Сравнение шага времени At при динамическом расчете здания на ветровую нагрузку численным методом 80
Выводы по главе 4 84
ГЛАВА 5. ЧИСЛЕННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО ДИНАМИЧЕСКИМ РАСЧЕТАМ МНОГОЭТАЖНЫХ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ НА ВЕТРОВУЮ НАГРУЗКУ 85
5.1. Динамический расчет 10-ти этажного здания на ветровую нагрузку. 85
5.2. Динамический расчет 15-ти этажного здания на ветровую нагрузку.
5.3. Динамический расчет 20-ти этажного здания на ветровую нагрузку. 91
5.4. Анализ результатов численных экспериментов по СНиП, ЛИРА и MatLAB 97
5.5 Сравнение российских и нигерийских норм при динамическим расчете здании на ветровую нагрузку 99
Выводы по главе 5 105 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 106
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 108
ПРИЛОЖЕНИЯ 118
Введение к работе
В последние три десятилетия в технически развитых зарубежных странах наблюдается тенденция увеличения объемов строительства многоэтажных гражданских зданий. Это объясняется продолжающимся ростом населения городов, стремлением более эффективно использовать дорогостоящие земельные участки и сохранить природные защитные зоны вокруг городов. И также относительным сокращением затрат на строительство и эксплуатацию инженерных коммуникаций транспортных и других систем городского обслуживания, необходимостью улучшения бытовых условий и трудовой деятельности населения.
Проектирование многоэтажных и высотных зданий яаляется чрезвычайно сложной инженерной задачей. Их проектирование невозможно без учета динамических воздействий. С одной стороны, это технологические динамические нагрузки, вызываемые машинами, кранами, вибрацией, ударами и производственными взрывами, а с другой стороны, это природные динамические воздействия, вызываемые действием землетрясения и ветром.
Ветровые нагрузки для многоэтажных, протяженных по высоте сооружений относятся к наиболее важным расчетным временным нагрузкам.
Первые многоэтажные кирпичные здания были менее уязвимы, поскольку ветровым нагрузкам противостояли уравновешивающие силы тяжести. В дальнейшем при развитии высотного домостроения и применении облегченных железобетонных и легких металлических каркасов вес перестал быть фактором, ограничивающим высоту зданий. Однако на современном этапе высотное строительство оказалось связанным с новыми проблемами. Теперь горизонтальная жесткость высотного сооружения становится более важным фактором проектирования, чем прочность [29].
В связи с этим возникла необходимость более эффективного расчетного анализа многоэтажных зданий с целью обеспечения несущей способности конструкций при совместном действии статических и динамических нагрузок и ограничения уровня колебаний конструкций пределами, которые исключают возможность вредного их влияния на людей и технологический процесс.
В этой связи следует отметить, что уже появились работы, которые указывают на несовершенство рекомендаций по расчету на ветровую нагрузку, даваемые большинством норм и стандартов [24, 88, 91]. Например, предлагается проводить дальнейшие теоретические и экспериментальные исследования квазистатической составляющей реакции сооружений на порывы ветра, которые могут привести к разработке новой редакции СНиП 2.01.07 - 85 «Нагрузки и воздействия» [39] особенно в нигерийских нормах, NSCP Г [89], где динамический расчет почти отсутствует. Поэтому необходимость и важность этого научного направления проявляется, в частности, в изучении динамического поведения гражданского здании в ветровом потоке [10, 29, 33,43, 91].
Цель диссертационной работы состоит в учете истинного изменения во времени пульсирующей составляющей ветровой нагрузки при расчете многоэтажных зданий, для чего используются аналитический и численный методы.
Результаты численных экспериментов сравниваются с существующими нормативными расчетами.
В первой главе диссертационной работы выполнен обзор литературы, посвященной проблемам исследования динамических расчетов гражданских зданий. Здесь же излагается рекомендации, приводимые в рассматриваемой литературе по теме диссертационной работы.
Во второй главе осуществляется постановка вопроса и формулируется задача исследования, которая в определенной мере согласована со СНиП 2.01.07 - 85 «Нагрузки и воздействия» и NSCP I. Третья глава посвящена аналитическому решению рассматриваемой задачи. Приведены результаты расчета 3-х этажного гражданского здания на ветровую нагрузку, В главе использовано преобразования Фуре и разложения решения по главным формам колебаний.
В четвертой главе изложено численное решение рассматриваемой задачи, а также приведены результаты расчета 10-ти этажного гражданского здания на ветровую нагрузку в линейной постановке и расчет на ветер фермы из нелинейно-упругого материала в нелинейной постановке.
В пятой главе исследуются численные эксперименты динамических расчетов 10-ти, 15-ти и 20-ти этажного гражданского здания с использованием реальных записей закона изменения ветрового давления во времени, которые берутся из литературы [40, 45, 91], помимо того изложен результат сравнения расчета по СНиП и NSCP I. Здесь же подробно изложены выводы и заключение рассматриваемой задачи.
Структура и объем работы. В диссертации 5 глав и 7 приложений.
Диссертация содержит 133 страница, 35 рисунков и 40 таблиц. Список литературы включает 105 называний, из которых 46 на русском языке и 59 на английском языке.
Похожие диссертации на Динамический расчет многоэтажных зданий в ветровом потоке
