专利名称：非同轴刚度偏心结构平扭耦合风振响应的分析方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑工程结构风振响应分析方法，具体的说是一种非同轴刚度偏心结构平扭耦合风振响应的分析方法。
背景技术：
随着经济的发展，城市化程度的日益提高，城市人口急剧增加，人们的活动空间不断扩大与土地等不可再生资源的矛盾日益突出。为了拓展自己的生存空间，各种新技术、新材料、新型式、新设计方法应运而生，土木工程日趋多样化、复杂化、大型化，这就造成了建筑结构质量中心和刚度中心不重合，作用于结构质心上的风荷载对刚心产生扭转力矩，使结构产生了平扭耦合风振响应。目前对结构进行风振响应的分析，一般将其看成主轴方向上具有一维模态形状的建筑结构，如质量中心、刚度中心与结构几何中心一致的建筑结构，对其顺风向、横风向以及扭转响应进行独立分析研究。但实际结构的质量中心、刚度中心和几何中心往往是不重合的，结构会产生平扭耦合风振响应。对于风敏感的结构，这是不可忽略的。所以，分析非同轴刚度偏心平扭耦合风振响应是非常有意义的。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种非同轴刚度偏心结构平扭耦合风振响应的分析方法，对刚度中心与质量中心和几何中心不重合的结构进行风振响应，具体就是对非同轴刚度偏心结构进行平扭耦合风振分析，通过设置不同的刚度偏心位置，分析了同轴刚度偏心对结构风振响应的影响和非同轴刚度偏心位置关系对结构风振响应的影响。为达到上述目的，本发明的构思是对于结构模型，采用极坐标表示刚度偏心位置，建立非同轴刚度偏心结构的动力方程；将作用在结构上的脉动风荷载看作零均值高斯平稳随机过程，对结构平扭耦合风振响应在频域内进行分析，得出结构位移和加速度的算术均方根矩阵。根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案
一种非同轴刚度偏心结构平扭耦合风振响应的分析方法，其特征在于操作步骤如下
1)采用极坐标的形式表示结构各层的刚度偏心；
2)建立非同轴刚度偏心结构的动力方程；
3)选定结构模型，确定模型参数，采用极坐标表示结构非同轴刚度偏心；
4)基于顺风向、横风向以及扭转风荷载功率谱，考虑横风向和扭转风荷载之间的相关性以及模态之间的耦合，在频域内进行非同轴质量偏心结构的风致平移-扭转耦合响应分析。；
5)通过设置不同位置的结构刚度偏心，计算出结构位移和加速度的算术均方根矩阵， 分析数据获得同轴、非同轴刚度偏心对矩形建筑结构平移-扭转风振的主要影响。上述采用极坐标表示结构的刚度偏心位置的表示方式如下当结构几何中心
4顺风向位移为
和扭转向位移为钱时，刚度中心位移的极坐标表示式为
权利要求
1.一种非同轴刚度偏心结构平扭耦合风振响应的分析方法，其特征在于操作步骤如下1)采用极坐标的形式表示结构各层的刚度偏心；2)建立非同轴刚度偏心结构的动力方程；3)选定结构模型，确定模型参数，采用极坐标表示结构非同轴刚度偏心；4)基于顺风向、横风向以及扭转风荷载功率谱，考虑横风向和扭转风荷载之间的相关性以及模态之间的耦合，在频域内进行非同轴质量偏心结构的风致平移-扭转耦合响应分析；5)通过设置不同位置的结构刚度偏心，计算出结构位移和加速度的算术均方根矩阵， 分析数据获得同轴、非同轴刚度偏心对矩形建筑结构平移-扭转风振的主要影响。
2.根据权利要求1所述的非同轴刚度偏心结构平扭耦合风振相应的分析方法，其特征在于所述步骤1)采用极坐标的形式表示结构各层的刚度偏心的方法是当结构几何中心顺风向位移为巧、横风向位移为Vi和扭转向位移为瑪时，刚度中心顺风向、横风向和扭转位移的极坐标表示式为
3.根据权利要求2所述的非同轴刚度偏心结构平扭耦合风振相应的分析方法，其特征在于所述步骤2)建立非同轴刚度偏心结构的动力方程的方法是采用所述极坐标表示结构任意位置的刚度偏心，如公式(1)、O)、(3)，建立两层非同轴刚度偏心结构的动力方程式中分别为结构第一层和第二层的堆积质量，^和G分别是对于质量中心啊和⑷所在轴的回转半径；^piljl和Als、Α·#分别表示结构第一层和第二层的平移刚度；知和^2i分别为结构第一层和第二层的扭转刚度；4、尽和&分别是第楼层沿顺风向、横风向和扭转向上的风荷载；扩展到多层结构，采用Rayleigh阻尼假设，非同轴刚度偏心结构平扭耦合动力方程可表示为
全文摘要
本发明公开了一种非同轴刚度偏心结构平扭耦合风振响应的分析方法。本方法的操作步骤为一，采用极坐标的形式表示结构各层的刚度偏心；二，建立非同轴刚度偏心结构的动力方程；三，选定结构模型，确定模型参数，四，在频域内进行非同轴质量偏心结构的风致平移-扭转耦合响应分析；五，计算出结构位移和加速度的算术均方根矩阵，分析数据获得单轴刚度偏心、非同轴刚度偏心对矩形建筑结构平移-扭转风振的主要影响。本发明的分析方法对刚度偏心结构平扭耦合风振响应在频域内进行分析，获得结构各层平面中心位移和加速度的算术均方根数据，其创新之处为采用极坐标来表示结构的非同轴偏心，优越之处在于能灵活地设置结构偏心位置，且能给出非同轴(任意)偏心对结构风振响应的影响规律。
文档编号G06F19/00GK102426628SQ201110321748
公开日2012年4月25日 申请日期2011年10月21日 优先权日2011年10月21日
发明者于安琪, 李春祥 申请人:上海大学