对称与不对称双塔连体结构的动力特性分析

对称与不对称双塔连体结构的动力特性分析

滕振超何金洲

滕振超TengZhenchao；何金洲HeJinzhou

（东北石油大学土木建筑工程学院，大庆163318）

（SchoolofCivilEngineering，NortheastPetroleumUniversity，Daqing163318，China）

摘要：以某十八层对称双塔结构和十八-十六层不对称双塔结构为例，通过ANSYS有限元分析软件，建立了两种结构的三维有限元模型，并对比分析了两种结构的动力特性，为这两种结构的设计应用积累经验。

Abstract:Citingone18-floorsymmetricaldouble-towerstructureandone18-floorand16-floorunsymmetricaldouble-towerstructureasexamples,tridimensionalfiniteelementmodelisbuiltaccordingtoANSYSfiniteelementanalysissoftware.Onthebasisofit,thecontrastiveanalysisofdynamiccharacteristicsofthetwodouble-towerconnectedstructuresiscarriedout,andexperienceisaccumulatedforthedesignandexploitofthetwostructures.

关键词：有限元分析双塔连体结构动力特性

Keywords:finiteelementanalysis；double-towerconnectedstructure；dynamiccharacteristics

中图分类号：TU311.3文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）07-0061-02

0引言

随着我国建筑业的迅速发展，高层多塔结构的应用也逐渐增多，其中以双塔结构应用最为广泛。高层建筑结构尤其是双塔结构体系的设计要求必须分析清楚结构本身的动力特性，结构的受力特点。双塔结构一般分为对称和不对称两种形式，有时建筑师为了追求设计的效果，经常采用非对称双塔结构来实现设计意图。与对称结构相比，不对称结构的布置形式多变，使得结构设计分析也非常困难。工程实践表明，不对称双塔结构的平扭耦联振动是其地震反应的主要特性，从而导致不同结构形式下的地震作用效应差别较大，地震和风荷载作用下结构受力复杂。对不对称双塔结构的动力特性进行分析，对此类结构的概念设计非常重要。本文运用ANSYS有限元分析软件，对对称和不对称双塔结构的动力特性进行了分析比较，从而对此类结构的设计和应用奠定基础。

1三维有限元分析模型

某双塔楼连体结构为十八层钢筋混凝土结构，总高度54m，层高为3m，对称双塔连体结构简图如图1所示，不对称双塔连体结构总高度54m，层高3m；右塔十八层，左塔十六层，不对称双塔连体结构简图如图2所示；两种结构的三维有限元模型见图3和图4。梁柱均采用BEAM188单元，该单元基于铁木辛柯梁结构理论，并考虑了剪切变形的影响，楼板采用SHELL63壳单元。构件选型及材料见表1。钢筋混凝土弹性模量，C40砼取为3.25×1010N/m2，C30砼取为3.0×1010N/m2。

2结构动力特性分析

结构的动力特性及模态分析是确定结构振动特性的主要方法，包括结构的固有频率、自振周期和阵型，动力特性分析也是结构动力分析的基础，是结构在动荷载（地震作用和风荷载）作用下受力分析的起点。

利用有限元软件ANSYS建模分析，得出结构的动力特性如表2、表3所示。

通过上面分析可知，两种结构的自振周期变化趋势相同，而且各自的前三阶自振周期数值非常接近，第四阶自振周期变化幅度较大，自第六阶后变化比较平稳。高塔部分决定了不对称双塔结构的动力特性，低塔部分的高差越大，刚度的变化越明显，动力特性

性变化就越大。

3结论

本文运用ANSYS有限元分析软件对对称和不对称双塔连体结构的动力特性进行了分析。不对称双塔连体结构相对于对称连体结构，其动力特性的变化取决于两部分的高差，但是两种结构的变化趋势是一致的。

参考文献：

[1]孙艳杰.某不等高塔连体结构的地震响应分析[J].山西建筑，2009，VOL35NO24，76-77.

[2]姜鲁珍，文献民．多连体结构的有限元网格剖分[J]．河北建筑科技学院学报，2000，(3)：5-7．

[3]卞朝东．大底盘多塔楼高层建筑结构的动力性能分析[D]．南京：东南大学，2003．

[4]包世华，王建东．大底盘多塔楼连体结构的受力分析[J]．建筑结构，1996，(11)：7-13．

[5]李春和．高层建筑结构动力分析模型的选取[J]．同济大学学报，1999，20(5)：124～185．

作者简介：滕振超（1976-），男，河北故城人，讲师，主要研究方向为土木工程的教学和工程结构抗震。