装配式框架结构的自由振动特性分析
PDF下载 (264)吕田碧,严 蔚,李俊华,王浩杰,李春阳.装配式框架结构的自由振动特性分析[J].宁波大学学报(理工版),2020,33(1):88-94.DOI:
L? Tianbi,YAN Wei,LI Junhua,WANG Haojie,LI Chunyang.Free vibration analysis of prefabricated frame structures with semi-rigid joints[J].Journal of Ningbo University(Natural Science & Engineering Edition),2020,33(1):88-94.DOI:
| Title: | Free vibration analysis of prefabricated frame structures with semi-rigid joints |
| 作者: | 吕田碧, 严 蔚, 李俊华, 王浩杰, 李春阳 |
| Author(s): | L? Tianbi, YAN Wei, LI Junhua, WANG Haojie, LI Chunyang |
| 关键词: | 装配式结构; 半刚性节点; 回传射线矩阵; 自由振动 |
| Keywords: | prefabricated structure; semi-rigid joins; reverberation-ray matrix; free vibration |
| 分类号: | TU323.5 |
| 文献标识码: | A |
| 摘要: | 针对装配式框架结构中梁柱节点呈半刚性的特点, 采用回传射线矩阵法研究了结构的自由振动特性. 对每个装配式框架结构中梁、柱分别采用2种不同的局部坐标系, 并考虑力的平衡条件、位移协调条件及框架边界条件, 建立了含半刚性节点的三层框架结构的回传射线矩阵方程. 采用MATLAB软件编程得到了框架结构的前18阶固有频率, 并与有限元模拟作对比分析, 验证了回传射线矩阵法在处理半刚性节点问题的有效性与正确性. 计算分析表明, 结构的固有频率对节点的半刚性特性非常敏感. 研究结果将为半刚性节点的装配式结构的动力设计提供参考. |
| Abstract: | Due to the semi-rigid properties of beam-column joints, a method of reverberation-ray matrix is employed to investigate the free vibration of the prefabricated frame structures. Two different local coordinate systems are used for the beams and columns in the prefabricated frame structure. Considering the conditions of the force balance, the coordination conditions of the displacement and the boundary conditions of the frame, the reverberation-ray matrix formulations are established for a three-storey prefabricated frame structure with semi-rigid joints. The first 18-order natural frequencies of the frame structure are calculated in MATLAB. The results are compared with those from finite element simulation, which verifies the effectiveness and correctness of the present method in dealing with the dynamics of a framed structure with semi-rigid nodes. The numerical analysis shows that the natural frequencies are very sensitive to the semi-rigid properties of the prefabricated frame structures. Furthermore, the results of this study will provide theoretical ground for the future dynamical design of the prefabricated structures. |
| 参考文献 /References: | [1] 吴刚, 冯德成. 装配式混凝土框架节点基本性能研究进展[J]. 建筑结构学报, 2018, 39(2):1-16. [2] 李军军, 刘祖海, 王建国, 等. 增强门式刚架节点刚度的研究[J]. 建筑结构, 2018, 48(4):61-63; 99. [3] 何嘉年, 王湛. 半刚性连接钢框架结构体系优化设计[J]. 土木工程学报, 2015, 48(增1):98-103. [4] 布欣, 谷倩, 王新武. 剖分T型钢梁柱连接框架中柱空间节点抗震试验研究[J]. 工程力学, 2017, 34(8):105-116. [5] 石永久, 王萌, 王元清, 等. 钢框架端板连接半刚性节点受力性能分析[J]. 工程力学, 2011, 28(9):51-58. [6] Yan W, Chen W Q. Dynamic analysis of semi-rigidly connected and partially embedded piles via the method of reverberation-ray matrix[J]. Structural Engineering & Mechanics, 2012, 42(2):269-289. [7] Tang D, Yao X, Wu G, et al. Free and forced vibration analysis of multi-stepped circular cylindrical shells with arbitrary boundary conditions by the method of reverberation-ray matrix[J]. Thin-Walled Structures, 2017, 116:154-168. [8] 严蔚, 袁丽莉. 基于回传射线矩阵法的含裂缝智能梁的动态特性[J]. 振动与冲击, 2010, 29(6):101-104; 239. [9] 陈进浩, 余云燕. 框架结构瞬态波动响应及自振频率的回传射线矩阵法分析[J]. 振动与冲击, 2016, 35(10):83-90. [10] 余云燕, 姚栋. 基于回传射线矩阵法成层土中部分埋入黏弹性桩的波动响应研究[J]. 振动与冲击, 2015, 34(14):56-64. [11] 陈家梁. 装配式钢板笼混凝土框架结构整体抗震性能研究[D]. 合肥: 安徽建筑大学, 2016. [12] 葛仁余, 张金轮, 姜忠宇, 等. 轴向功能梯度变截面Timoshenko梁自由振动的研究[J]. 振动与冲击, 2017, 36(22):158-165. [13] 时庆伟. 门式刚架轻型钢结构优化设计研究[D]. 沈阳: 沈阳建筑大学, 2011. [14] 职君静, 严蔚, 雷庭杰, 等. 长期荷载作用下含粘弹性界面层合板的力学行为[J]. 宁波大学学报(理工版), 2017, 30(1):77-81. [15] 王可峰, 李慧. 半刚接钢框架柱稳定承载力研究[J]. 钢结构, 2018, 33(2):19-25. [16] 张一舟, 王元清, 施刚, 等. 节点刚度对多层平面钢框架抗震性能的影响分析[J]. 土木工程与管理学报, 2006, 23(2):41-45. [17] 郭永强, 陈伟球, 肖春文. 复杂空间框架结构的自振特性分析[J]. 振动工程学报, 2008, 21(3):261-267. [18] Li J, Hao H. Substructure damage identification based on wavelet-domain response reconstruction[J]. Structural Health Monitoring, 2014, 13(4):389-405. |
| 备注/Memo: | 收稿日期: 2018－12－18. 宁波大学学报（理工版）网址: http://journallg.nbu.edu.cn/ 基金项目: 国家重点研发计划项目（2016YFC0701804）; 宁波市自然科学基金（2017A610315, 2018A610353）. 第一作者: 吕田碧（1992－）, 女, 河北廊坊人, 在读硕士研究生, 主要研究方向: 防灾减灾及防护工程. E-mail: 1050392916@qq.com *通信作者: 严蔚（1968－）, 男, 浙江宁波人, 博士/教授, 主要研究方向: 智能材料与结构力学. E-mail: yanwei@nbu.edu.cn 宁波大学学报（理工版）网址：http://journallg.nbu.edu.cn/ |
