工字形截面轻钢结构构件弯扭耦合自振分析开题报告.doc

河北工程大学 本科毕业论文开题报告 课题名称 工字形截面轻钢结构构件弯扭耦合自振分析 学 号 090120112 姓 名 专 业 工程力学 学 院 土木工程 指导教师 教授 填表日期 2013年 5月5日 河北工程大学土木工程学院 2013.5.5 姓 名 入学时间 2009年9月 指导教师 胡启平教授 课题名称 工字形截面轻钢结构构件弯扭耦合自振分析 课题来源 河北省自然科学基金资助项目 课题类型 1. 基础研究 2. 应用基础研究 √ 3. 应用研究 报告时间 2013.4.28 报告地点 土木工程学院岩土实验室 预计毕业论文完成时间：2013.6.5 开题报告评议组成员名单 姓 名 职 称 教授 摘 要 本文在假定刚性结构满足弹性力学及薄壁杆件基本假定及工字形截面为开口薄壁结构前提下，运用所学过的材料力学、弹性力学和薄壁杆件结构力学相关的知识，采用薄壁杆件结构模型，通过线性插值分析，建立工字形截面轻钢结构构件弯扭耦合自振分析的哈密顿体系，并且采用拉格朗日能量法写出拉格朗日方程和哈密顿正则方程，最后运用精细积分法求解问题；用MATLAB语言编制工字形截面轻钢结构构件弯扭耦合自振分析问题的计算程序，计算具体实例并对计算结果进行分析；求出问题的高精度数值解。运用此方法得出的结果精确度高、计算简便、计算操作易与程序化，为工程实例计算提供方便，为结构方案的确定和初步设计的完成提供了较为准确的依据。对于实际应用也有一定帮助。 关键词：工字形截面；轻钢结构；弯扭耦合自振分析；哈密顿对偶体系；线性插值 一．立项依据 1、背景及意义 薄壁轻型钢结构建筑是以热轧轻型H钢、轻型焊接型钢、高频焊接型钢、冷弯薄壁型钢、薄钢板和薄壁钢管等高效能结构钢材和高效功能材料为主，以各类高效装饰连接材料为辅组合而成，能够满足建筑特定使用功能和特定空间需求的轻型全装配钢结构建筑。 在哥本哈根气候会议后，低碳经济已成为全世界瞩目的焦点我国政府承诺到2010年，单位GDP能源消耗量减少20%的基础上，进一步承诺到2020年单位GDP二氧化碳排放量比2005年下降40%一45%。2010年两会政协一号提案也首推低碳经济。 相关研究显示，每建成1平方米的房屋，约释放0.8吨二氧化碳我国建筑能耗占到全社会总能耗的40%左右，现有建筑430亿平方米，每年还要新增16一20亿平方米，在这些新建建筑中，99%以上是高能耗建筑；既有建筑中，只有4%采取了提高能源效率的措施，普通建筑已成为碳排放的大户。建设低碳住宅己经成为当今社会发展的趋势，薄壁轻钢结构住宅作为一种绿色环保建筑，已被建设部列为重点推广项目。 大中城市人口众多、土地资源少，人们对住宅密度、环境绿地等要求越来越高，较大范围应用薄壁轻钢结构住宅，是我国生产力发展到一定阶段的必然趋势，薄壁轻钢结构住宅所使用的钢材，是一种高强度、高效能的材料，具有很高的再循环使用价值，其边角料、结构拆除材料具有较强的循环使用价值与普通住宅建筑相比， 在我国目前的住宅建筑规模条件下，每年可减少由于制造砖砌体及水泥所排放的二氧化碳约5亿吨；其次，薄壁轻钢结构住宅造价与传统的混凝土结构基本相当，但单位土地面积形成的建筑使用面积可以多出5%左右。 薄壁轻钢结构住宅使用新型节能环保的材料作为围护结构，保温、隔热、隔音性能好，按照欧美标准，薄壁轻钢结构住宅的实际年耗能可以降低到6升油/平方米，大约相当于8.75公斤/平方米标准煤，即可节约标准煤17.5公斤/平方米。薄壁轻钢结构住宅是由围护结构和钢支撑结构共同组成的住宅体系，摒弃了实心薪土砖，减少了因烧砖而毁坏的耕地且有效利用了土地资源；在使用空间上能更好的满足建筑大开间、分割灵活的要求，可增加使用面积5%一8%；薄壁轻钢结构住宅中的主要建筑材料就是钢材，在建筑解体后，钢材可全部回收，并进行循环利用，一般认为其循环利用率可以达到60一80%；在节约钢材、水泥、砂石等结构材料方面，也具有十分重要的意义；而薄壁轻钢结构住宅施工可大大减少砂、石灰的用量，减轻了对不可再生资源的依赖，加之现场湿作业施工少，粉尘少、噪音少，环境污染也比较小； 另外，薄壁轻钢结构住宅建筑解体后，钢材可以全