(最新整理)重慶大學(xué)_結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)大作業(yè)

1、(完整)重慶大學(xué)_結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)大作業(yè)(完整)重慶大學(xué)_結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)大作業(yè) 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對(duì)文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對(duì)，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)重慶大學(xué)_結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)大作業(yè)）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來(lái)便利。同時(shí)也真誠(chéng)的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺(jué)得對(duì)您有幫助請(qǐng)收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績(jī)進(jìn)步，以下為(完整)重慶大學(xué)_結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)大作業(yè)的全部?jī)?nèi)容。36 研究生課程考核試卷（適用于課程論文、提交報(bào)告）科 目： 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)大作業(yè)

2、 教 師： 劉綱 姓 名： 學(xué) 號(hào): 專(zhuān) 業(yè)： 土木工程 類(lèi) 別: 學(xué)術(shù) 上課時(shí)間: 2016 年 9 月至 2016 年 12 月 考 生 成 績(jī)：卷面成績(jī)平時(shí)成績(jī)課程綜合成績(jī)閱卷評(píng)語(yǔ)： 閱卷教師 （簽名） 重慶大學(xué)研究生院制土木工程學(xué)院2016級(jí)碩士研究生考試試題 科目名稱(chēng)：結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué) 考試日期：2016年12月總分：20分 1、按規(guī)定設(shè)計(jì)一個(gè)2跨3層鋼筋混凝土平面框架結(jié)構(gòu)（部分要求如附件名單所示；未作規(guī)定部分自定）.根據(jù)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，求該結(jié)構(gòu)的一致質(zhì)量矩陣、一致剛度矩陣；2、至少采用兩種方法求該框架結(jié)構(gòu)的頻率和振型;3、輸入地震波（地震波要求如附件名單所示）,采用時(shí)程分析法，利用有限

3、元軟件或自編程序求出該框架結(jié)構(gòu)各層的線(xiàn)性位移時(shí)程反應(yīng).要求給出：（1）框架結(jié)構(gòu)圖,并給出一致質(zhì)量矩陣和一致剛度矩陣；（2）寫(xiě)出兩種方法名稱(chēng)及對(duì)應(yīng)的頻率和振型；（3）輸入地震波的波形圖，計(jì)算所得各樓層位移反應(yīng)時(shí)程圖.第 1 頁(yè)共1頁(yè)1框架概況1。1框架截面尺寸框架立面圖如圖1.1所示，各跨跨度為，各層建筑層高均為,對(duì)應(yīng)的梁截面分別為，柱截面均為。設(shè)樓層進(jìn)深為,板厚為100mm，頂層板厚取最小值120mm。圖1。1框架立面圖1。2動(dòng)力自由度 框架結(jié)構(gòu)可以理想化為在節(jié)點(diǎn)處相互連接的單元（梁和柱）的集合.設(shè)梁、柱的軸向變形均忽略不計(jì),只考慮橫向平面位移，則該框架有3平動(dòng)自由度和9角自由度,共12自由度

4、。自由度編號(hào)及梁柱單元編號(hào)如圖1.2所示。圖1.2自由度編號(hào)和梁柱單元編號(hào)圖1。3力學(xué)參數(shù)計(jì)算梁柱混凝土都采用c30,其彈性模量為梁截面慣性矩:柱截面慣性矩：梁剛度：柱剛度：梁的單位長(zhǎng)度質(zhì)量（按照計(jì)算重力荷載代表值的方法計(jì)算）：一二層(考慮樓板恒載及樓面活載作用）：頂層(僅考慮樓板恒載不考慮屋面活載作用）：柱的單位長(zhǎng)度質(zhì)量根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，將其列入表中，如下表1。3所示：表1。3 梁柱力學(xué)參數(shù) 截面尺寸（）力學(xué)參數(shù)截面慣性矩()剛度（)單位長(zhǎng)度質(zhì)量(）一、二層2090225頂層14602一致質(zhì)量矩陣、一致剛度矩陣2。1一致質(zhì)量矩陣在節(jié)點(diǎn)位移作用下框架梁和柱上所引起的變形形狀采用hermite多

5、項(xiàng)式.因此均布質(zhì)量梁特殊情形中的一致質(zhì)量矩陣為：2.1.1計(jì)算梁?jiǎn)卧?單位：）梁?jiǎn)卧轿灰谱杂啥犬a(chǎn)生的質(zhì)量影響系數(shù)轉(zhuǎn)角自由度產(chǎn)生的質(zhì)量影響系數(shù)2.1.2計(jì)算柱單元（單位:）層號(hào)柱單元質(zhì)量影響系數(shù)三層層號(hào)柱單元質(zhì)量影響系數(shù)二層層號(hào)柱單元質(zhì)量影響系數(shù)一層2.1.3計(jì)算整體坐標(biāo)系的第一行:第二行：第三行:第四行：第五行:第六行：第七行：第八行：第九行:第十行:第十一行:第十二行：2。2一致剛度矩陣在節(jié)點(diǎn)位移作用下框架梁和柱上所引起的變形形狀采用hermite多項(xiàng)式。因此,等截面梁的一致剛度矩陣為：2。2.1計(jì)算梁?jiǎn)卧?單位：）層號(hào)梁?jiǎn)卧鄳?yīng)剛度系數(shù)（)三層二層一層2.2.2計(jì)算柱單元（單位：）層號(hào)

6、柱單元相應(yīng)剛度系數(shù)(）三層層號(hào)柱單元相應(yīng)剛度系數(shù)（)二層層號(hào)柱單元相應(yīng)剛度系數(shù)(）一層2.2.3計(jì)算整體坐標(biāo)系的：(單位:)第一行：第二行：第三行：第四行：第五行:第六行：第七行：第八行：第九行:第十行：第十一行:第十二行：3頻率與振型3.1簡(jiǎn)化的質(zhì)量矩陣和剛度矩陣的計(jì)算 將結(jié)構(gòu)質(zhì)量集中到各層，此結(jié)構(gòu)用層剪切模型簡(jiǎn)化為框架等效多質(zhì)點(diǎn)體系，如圖3.1所示。圖3.1框架等效多質(zhì)點(diǎn)體系3.1。1計(jì)算簡(jiǎn)化的質(zhì)量矩陣根據(jù)簡(jiǎn)化的方式，如圖3.1所示可知由于結(jié)構(gòu)的質(zhì)量集中到各層，因此結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣為對(duì)角矩陣。質(zhì)量矩陣如下所示:3.1.2計(jì)算簡(jiǎn)化的剛度矩陣（1)利用“d值法”計(jì)算柱的側(cè)向剛度。各梁、柱構(gòu)件的線(xiàn)

7、剛度計(jì)算如下，其中在求梁截面的慣性矩是考慮現(xiàn)澆板的作用時(shí)，取(為不考慮樓板翼緣作用的梁截面慣性矩）.框架梁的線(xiàn)剛度：框架柱線(xiàn)剛度： 二三層柱的d值為：邊柱：,則中柱:，則底層柱的d值為：邊柱:，則中柱：，則從而得到各層的側(cè)向剛度為: （2）計(jì)算剛度矩陣剛度矩陣計(jì)算如圖3.2所示:圖3.2 剛度計(jì)算因此3。2頻率和振型計(jì)算3。2。1行列式方程法結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)微分方程為: .（1）對(duì)于無(wú)阻尼自由振動(dòng)，則矩陣方程(1）式可化為: .（2）實(shí)際上：一個(gè)結(jié)構(gòu)體系的振動(dòng)分析就是矩陣代數(shù)求特征值的問(wèn)題，即求特征值和特征向量；而特征值就是頻率的平方項(xiàng),特征向量就是振型形式。引入符號(hào)：則有：解行列式得： 解得： 求

8、主振型：解得振型為：3。2.2 stodola法（1）三層框架的第一振型分析根據(jù)體系的質(zhì)量和剛度矩陣計(jì)算結(jié)構(gòu)的動(dòng)力矩陣：按式進(jìn)行迭代.假設(shè)本題目中的三層框架的第一振型為，則求第一振型的迭代過(guò)程如下： 所得最終的形狀如所示，對(duì)比行列式方程法所求結(jié)果已經(jīng)精確到小數(shù)點(diǎn)后三位。根據(jù)求第一振型頻率可得， （2）三層框架的第二振型分析第一振型淘汰矩陣的形式如下這個(gè)結(jié)構(gòu)的，是質(zhì)量矩陣的第一列：.表示質(zhì)量矩陣剩下的各列：那么，故第一振型的淘汰矩陣為第二振型的動(dòng)力矩陣是以下計(jì)算第二振型的方法與就算第一振型方法相同，采用同樣的格式.因?yàn)轫攲游灰朴烧粭l件控制，顯然這里的試探向量中只需要包含。直到的解收斂時(shí)，才需要

9、計(jì)算值。 所得最終的形狀如所示，對(duì)比行列式方程法所求結(jié)果已經(jīng)精確到小數(shù)點(diǎn)后二位，精確度較第一振型差。根據(jù)求第二振型頻率可得: (3）三層框架的最高振型分析根據(jù)體系的質(zhì)量和剛度矩陣計(jì)算結(jié)構(gòu)的動(dòng)力矩陣的剛度形式是：假設(shè)本題目中的三層框架的最高振型為,則計(jì)算最高振型的迭代過(guò)程如下:由于相對(duì)性狀是最重要的，所以在分析的各階段中都沒(méi)有考慮這個(gè)系數(shù).所得最終的形狀如所示，對(duì)比行列式方程法所求結(jié)果已經(jīng)精確到小數(shù)點(diǎn)后三位。根據(jù)求第三振型頻率可得:4框架非線(xiàn)性動(dòng)力時(shí)程分析采用時(shí)程分析法，輸入地震波，求所設(shè)計(jì)的三層框架各層的位移時(shí)程反應(yīng)，要求畫(huà)出所設(shè)計(jì)的框架圖、輸入的地震波的波形圖,所求得的位移時(shí)程反應(yīng)圖?？蚣艿?/p>

10、幾何尺寸信息如下圖所示.采用sap2000v14軟件進(jìn)行建模并分析結(jié)構(gòu)在地震作用下框架結(jié)構(gòu)的非線(xiàn)性位移的時(shí)程反應(yīng)圖。操作步驟如下所述：步驟1:定義材料屬性：彈出材料屬性數(shù)據(jù)對(duì)話(huà)框，輸入c30混凝土材料屬性數(shù)據(jù).步驟2：定義框架截面:先定義梁截面屬性；定義柱截面屬性；步驟3：指定框架梁、柱截面，如下圖:步驟4： 選擇z=0平面的所有節(jié)點(diǎn)，指定節(jié)點(diǎn)約束,即設(shè)置柱低端支座。如下圖：步驟5：即建模完成,模型如下圖所示：步驟6：定義：函數(shù):選擇定義“時(shí)程”，選擇添加新函數(shù)進(jìn)行定義,選擇地震波usa00002。acc，如下圖:地震波波形圖如下：步驟7：定義荷載工況:“添加新工況”選擇“分析工況類(lèi)型”為“time history”注:在“比例阻尼后，點(diǎn)擊“修改”，將“質(zhì)量系數(shù)設(shè)為1。04，“剛度系數(shù)”設(shè)為0.0015；在wilson法中設(shè)置=1。4.此處比列系