南京航空航天大学硕士学位论文巨型框筒悬挂结构的动力特性及减震控制姓名：吴盈申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：黄东升20080301南京航空航天大学硕士学位论文 i摘 要 巨型框筒悬挂结构是一种新型的结构体系，能充分利用高强材料的物理性能，带来建筑室内和底部大空间，解决建筑功能与结构构造之间的矛盾，实现建筑物的坚固、使用和艺术美三方面的统一，并产生良好的社会及经济效益。通过对悬挂质量和悬挂层数的合理选择，在没有附加质量的情况下，可以将其设计成类似 TMD 的减振体系。本文针对这种特性，通过理论分析，研究了巨型悬挂结构的动力特性和减振机理，内容包括： 1 建立了单段框筒悬挂结构的动力分析模型，对该模型进行受力分析并推导出该体系的动力方程。分析了悬挂层数、框筒与悬挂楼层之间的连接刚度对自由振动的影响，分析了悬挂楼层数、联接阻尼的变化对框筒悬挂结构的动力特性的影响。 2 建立了多段多层框筒悬挂结构的动力分析模型，在单段框筒悬挂结构的动力方程的基础上，推导出多段多层框筒悬挂结构体系的动力方程；分析了悬挂段数、悬挂总高度对自由振动的影响。 3 应用三维有限元程序 ETABS， 通过算例分别对巨型框筒座承式结构与悬挂式结构进行三维有限元分析，分析结果表明巨型框筒悬挂结构具有良好的减震性能。 关键词关键词：巨型框筒，悬挂结构，减震，振动控制，动力分析 巨型框筒悬挂结构的动力特性及减震控制 iiABSTRACT Mega-frame-tube suspended building that conforms to nature laws is a new kind of structure system. The material strength can be fully used in these structures. Large spase rooms can be realized easily by employing this structure and the contradictory between usable function and structural construction can be well coordinated. Suspended structure system can realize the unity of safety, suitability and beauty, so it is of good benefit to the society and economy.With reasonable choice of suspended mass and number of story, the vibration reduction structure similar to TMD can be designed without additional mass. This paper presents the research on the dynamic behavior and vibration reduction mechanism of mega-frame-tube supended structure by theoretical analysis.Main contents of them are mentioned as follows: 1. The dynamical analysis model of mega-frame-tube suspended structure in one section hanger is established. Dynamic equation is derived by Newtons Seconed Law.The effect of the suspended floors, rigidity between frame-tube and suspended floors on structure free vibration is analyzed. The effect of the suspended floors, damping between frame-tube and suspended floors on dynamical characteristic is analyzed. 2. The dynamical analyse model of many sections and many floors frame-tube is established.The dynamical equation is gained on the base of the dynamical equation of one section frame-tube suspended structure.The effect of the suspended section and the whole height of suspended structure on structure free vibration are analyzed. 3. Three-dimensional finite element analysis is implemented by using the ETABS program to a mega-frame-tube that with suspension and without suspension respectively. The result shows that mega-frame-tube suspended structure has good vibration absorption properties. Key words: mega-frame-tube, suspended structure, vibration reduction, vibration control，dyanmic analysis 南京航空航天大学硕士学位论文 v图表清单 图 1.1 约翰汉考克大厦 .2 图 1.2 香港汇丰银行总部大厦.2 图 1.3 自然承力方式 .4 图 2.1 单段悬挂结构减震模型. . . . . . . . . . . . . . . 1 4图 2.2 框筒各质点计算简图.15 图 2.3 悬挂各质点计算简图.16 图 2.4 框筒结构刚度系数计算简图.17 图 2.5 悬吊体系刚度系数计算简图.18 图 2.6 复合摆重力刚度系数计算简图 .20 图 2.7 两种结构形式的顶层位移图 .29 图 2.8 两种结构形式对应悬挂顶层位置加速度图 .29 图 2.9 两种结构形式对应悬挂顶层位置位移图 .31 图 2.10 不同悬挂层数结构的顶层位移图.31 图 2.11 不同悬挂层数结构的顶层加速度图 .31 图 2.12 不悬悬挂层数结构的速度图.32 错误！未定义书签。错误！未定义书签。 图 2.14 两种不同连接阻尼的单段三层悬挂结构顶层位移图.33 图 2.15 两种不同连接阻尼的单段三层悬挂结构顶层位移图.33 图 2.16 两种不同连接阻尼的单段三层悬挂结构顶层位移图.34 图 2.17 两种不同连接阻尼的单段三层悬挂结构顶层加速度图.34 图 2.18 两种不同连接阻尼的单段三层悬挂结构顶层加速度图.35 图 2.19 两种不同连接阻尼的单段三层悬挂结构顶层加速度图.35 图 2.20 两种不同连接阻尼的单段三层悬挂结构顶层加速度图.36 图 2.21 两种不同连接阻尼的单段三层悬挂结构顶层加速度图.36 图 3.1 悬挂楼层平面.39 图 3.2 体系剖面 .39 图 3.3 动力分析模型.39 图 3.4 框筒各质点计算简图 .40 巨型框筒悬挂结构的动力特性及减震控制 vi表 2.1 不同刚度系数下的频率、周期值 .24 表 3.1 不同悬挂段数下的频率值 .46 表 3.2 不同高度下的频率值 .47 表 3.3 不同刚度下的周期值 .48 表 3.4 座承式各个振型下的周期、频率值 .50 表 3.5 悬挂式各个振型下的周期、频率值 .50 表 3.6 座承式 X 方向地震作用下的最大位移角 .51 表 3.7 悬挂式 X 方向地震作用下的最大位移角 .52 表 3.8 座承式风荷载作用下的最大位移角 .52 表 3.9 悬挂式风荷载作用下的最大位移角 .52 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件， 允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 (保密的学位论文在解密后适用本承诺书) 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士学位论文 1第一章 绪论 1.1 前言