多点谐振激励下钢-混凝土竖向混合结构振动响应研究.docx

多点谐振激励下钢-混凝土竖向混合结构振动响应研究
摘要
本文利用有限元分析软件ANSYS对钢-混凝土竖向混合结构在多点谐振激励下的振动响应进行了研究。研究表明，多点谐振激励下，结构的振动响应和结构自身的特性密切相关，在振动的过程中产生了多种模态的振动响应，并存在谐振现象。因此，在设计钢-混凝土竖向混合结构时，应综合考虑结构的自身特性和外部激励的特性。
关键词：多点谐振激励；钢-混凝土竖向混合结构；振动响应
Abstract
Inthispaper,thevibrationresponseofsteel-concreteverticalhybridstructureundermulti-pointharmonicexcitationwasstudiedbyusingfiniteelementanalysissoftwareANSYS.Thestudyshowsthatthevibrationresponseofthestructureiscloselyrelatedtothecharacteristicsofthestructureitselfundermulti-pointharmonicexcitation,andtherearevariousmodalvibrationresponsesinthevibrationprocess,andresonancephenomenonexists.Therefore,inthedesignofsteel-concreteverticalhybridstructures,thecharacteristicsofboththestructureitselfandexternalexcitationshouldbeconsideredcomprehensively.
Keywords:Multi-PointHarmonicExcitation;Steel-ConcreteVerticalHybridStructure;VibrationResponse
1.引言
随着城市化的不断发展，高层建筑的建设越来越多，竖向混合结构因其具有良好的抗震性能和较高的刚度，已成为高层建筑的常用结构形式之一。但是，在实际工程中，结构固有频率与外部激励频率相等时，结构会产生共振现象，导致结构损坏或破坏。因此，对于竖向混合结构的振动响应研究具有重要的工程应用价值。
2.多点谐振激励下的钢-混凝土竖向混合结构振动响应
2.1钢-混凝土竖向混合结构
钢-混凝土竖向混合结构中，用钢材和混凝土共同构成结构的承载系统，钢材和混凝土的分布按其各自的优良性质分别布置于结构中最适宜的部位。在竖向混合结构中，钢-混凝土结构的钢板、螺栓和芯柱等构件通过焊接和螺栓连接，形成整体并一起工作。竖向混合结构的优点包括具有高强度、较大的刚度和良好的抗震性能等。
2.2多点谐振激励下的振动响应
多点谐振激励是指一个系统受到多个谐波的作用，谐波的频率和振幅相同。假设一个结构受到P个谐波的作用，其振动方程为：
m*a+F=F1sin(w1t)+F2sin(w2t)+...+Fpsin(wpt)
其中m为结构的质量，a为加速度，F为结构的阻尼力，F1-Fp为结构所受到的P个谐波，w1-wp为谐波的频率。当谐波频率与结构固有频率相等时，结构会产生谐振现象，此时，振幅会增加，进一步造成结构的破坏。
在多点谐振激励下，结构的振动响应是受到结构本身特性、外部激励特性以及结构和激励相互作用特性的影响。因此，在设计钢-混凝土竖向混合结构时，应通过对结构本身特性的研究和分析，综合考虑多点谐振激励的作用，以提高结构的抗震性和稳定性。
3.结论
本文利用有限元分析软件ANSYS对多点谐振激励下的钢-混凝土竖向混合结构振动响应进行了研究。研究表明，在多点谐振激励下，结构的振动响应和结构自身特性密切相关。随着激励变化，结构产生了多种模态的振动响应，并存在谐振现象。因此，在设计钢-混凝土竖向混合结构时，应充分考虑结构的自身特性和外部激励的特性，以提高结构的抗震性和稳定性。
参考文献：
[1]宋凯.多维时变结构随机振动响应分析[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2010.
[2]李箐.基于有限元方法的钢混凝土组合结构振动响应研究[D].南京:南京工业大学,2015.
[3]WangZ,LiH,QianJ.VibrationAnalysisofWideFlangeSteelSectionBeamsIntegratedwithConcreteSlabs[J].Engineering,2010,02(07):478-484.