【论文关键词】：高层建筑；结构力学；分析方法
　　【论文摘要】：分析了现代几种高层建筑结构力学的分析方法，包括常微分方程求解器法、有限条法和样条函数法、基于分区广义变分原理与分区混合

　　引言
　　
　　 随着建筑业的高速发展，我国高层建筑数量也越来越多。高层建筑的侧移和内力随着结构高度增加而急剧增加，当高层建筑达到一定高度时，侧向位移很大，所以水平荷载产生的侧移和内力是确定结构体系、材料用量和造价的决定因素。高层建筑结构的设计是靠刚度支配而不是结构材料的强度，而刚度的大小取决于结构体系。因此，如何选择经济而有效的结构体系，并对它进行有效的力学分析是高层建筑结构设计的重点。作者就现代高层建筑的结构力学的一些分析方法进行了论述。
　　
　　1. 基于常微分方程求解器的分析方法
　　
　　 对高层建筑结构分析，现在国内外学者已经开发研制了相当有效的常微分方程求解器(ordinary deferential equation solver)，功能很强，尤其自适应求解，可以满足用户预先对解答精度所指定的误差限。我国清华大学包世华教授和袁驷教授在高层建筑结构分析中应用此方法，解决了高层建筑结构考虑楼板变形时静力计算、动力计算和稳定计算。这些问题若完全用离散化方法求解，其计算量都是极其巨大，用微分方程求解器法求解，因其方程组数目少，显示出极大的优越性，在高层建筑结构分析中成功地运用此方法，具有独到之处。
　　 袁教授利用有限元技术，并借助能量泛函的变分，将控制的偏微分方程半离散化为用结线函数表示的常微分方程组，然后用高质量的常微分方程求解器直接求解，即有限元线法。这是一种具有吸引力和竞争性新方法，该方法解一般力学计算问题已取得了良好结果。包世华教授把这种半解析-微分方程求解器方法 (有限元线法) 应用到高层建筑筒体结构的静力、动力和稳定分析中也取得了初步的成果。相信通过逐步的实际检验证，这种方法将会更加完善。
　　
　　2. 基于有限条法和样条函数法的分析方法
　　
　　 半解析法是解析与离散相结合的方法，它以数学力学的方法大大减少有限元方程组的阶数，能避免有限元"过分"计算，而且能防止有限元法中经常遇到计算污染(即病态方程组)，引起计算结果恶化。
　　 在高层建筑中，经常会遇到几何形状和物理特性沿高度方向比较规则的情况，这样的结构体系，采用有限条法很有效。有限条法只需沿着某些方向采用简单多项式，其它方向则为连续、可微、且事先满足条端边界条件的级数。在采用有限条法时，合理地选择结构计算摸型，等效连续体的物理常数和条元的位移函数是提高精度、简化计算的三个关键，对此国内外已有一些研究，关于分条模式和位移函数，提出了一些研究成果。
　　 样条函数是分段多项式的一种，与一般有限单元法相比，它的位移模式曲线拟合度好、连续性及通用性强，系数矩阵稀疏、计算量小，且具有紧凑、收敛，完备和稳定等方面特征。因此，计算结果与试验结果吻合良好，信捷职称论文写作发表网，不失为一种较好的方法，在高层建筑中得到了应用，以三次B样条子域法为例分析开洞剪力墙，先将该结构分为n个子域，作子域分析，建立子域刚度矩阵和荷载列阵，然后对结构进行整体分析，获得样条结点参数，进而求出结构的位移和内力。
　　
　　3. 基于分区广义变分原理与分区混合有限元的分析方法
　　
　　 有限元，特别是杂交元和非协调元的发展，促进了分区广义变分原理的研究。清华大学龙驭球教授在分区混合广义变分原理基础上提出了分区混合有限元法。基于分区广义变分原理的分区混合有限元法是继位移法、杂交元法之后的新方法，它将弹性体分成势能区和余能区，势能区采用位移单元，以结点位移为基本未知量；余能区采用应力单元，以应力函数作为基本未知量，而区交界面通过引入附加的能量项在积分意义下满足位移和力的连续条件，从而保证了收敛性，最后通过取总能量泛函为驻值建立分区混合有限元法基本方程。
　　 用分区混合有限元法具有适应性强、分区灵活，能保证收敛性，用于计算框支剪力墙和托墙梁结构， 以及框支剪力墙角区应力集中这个工程计算中感到棘手的问题，可见分区混合有限元法在高层建筑结构分析中有着广泛应用的前景。