太阳能一体化高层住宅的结构分析研究

【摘要】：随着社会经济发展，建筑将超越工业、交通等其他行业而最终居于社会能源消耗的首位，而同时建筑是太阳能最主要的应用载体。相对于其他可再生能源，太阳能在降低建筑能耗上的作用不可低估。由于高层建筑的迅速发展，大力发展太阳能高层建筑是我国加快推广太阳能利用的重要途径。而对其进行结构分析研究是推广太阳能高层建筑不可或缺的基础工作。 本文首先以分户式太阳能高层住宅为研究对象，在分析太阳能高层住宅建设中存在的问题的基础上，建立计算模型，用PKPM-SATWE分析安装太阳能系统对原有建筑结构的周期比、剪重比、刚重比和位移比的影响随楼层层数、场地类别和设防烈度的不同的变化趋势；其次对不同地区的三栋住宅楼进行有限元分析，分析研究太阳能板对建筑结构的扭转刚度、安全性、整体稳定性和层刚度的影响，并根据模拟图形分析集热板对建筑结构抗震性能的影响；第三，分析在不同的荷载效应控制的组合作用下，太阳能板在施工安装时，阳台外挂式和阳台嵌入式的螺栓直径的变化趋势，以及在西安地区，膨胀螺栓直径的设计值。研究结论如下。 （1）在高层住宅上安装太阳能系统，太阳能板对建筑结构周期比、剪重比、刚重比和位移比的影响随着楼层层数和设防烈度的不同变化甚微，而随着场地类别的不同变化显著。 （2）安装太阳能集热设备对原有建筑结构的扭转刚度、安全性、整体稳定性和层刚度的影响可以忽略。 （3）安装太阳能集热设备对原有建筑结构的抗震性能的影响可以忽略。 （4）太阳能集热板在施工安装时，阳台嵌入式比阳台外挂式的螺栓直径设计值要大，在西安地区，当采用阳台嵌入式时，可选用4.8级直径10mm的膨胀螺栓，当采用阳台外挂式时，可选用4.8级直径8mm的膨胀螺栓。 【关键词】：太阳能一体化 高层住宅 整体结构分析 实例分析 局部结构分析
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TU241.8
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-21
• 1.1 研究背景8-10
• 1.1.1 能源危机8
• 1.1.2 建筑能耗8-9
• 1.1.3 太阳能的开发利用9-10
• 1.2 国内外的研究现状及政策10-17
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国外政策11-12
• 1.2.3 国内研究现状12-13
• 1.2.4 国内政策13-17
• 1.3 研究意义17-19
• 1.4 研究内容19-21
• 1.4.1 主要研究内容19-20
• 1.4.2 技术路线20-21
• 2 太阳能一体化高层住宅的优势、现状与建设中的存在问题21-27
• 2.1 我国的太阳能资源分布21-22
• 2.2 太阳能一体化高层住宅的定义、特点及目的22-24
• 2.2.1 太阳能与建筑一体化的定义22-23
• 2.2.2 太阳能与建筑一体化的特点23
• 2.2.3 太阳能与建筑一体化的目的23-24
• 2.3 太阳能一体化高层住宅的优势、现状及建设中的问题24-26
• 2.3.1 太阳能一体化高层住宅的优势24
• 2.3.2 太阳能一体化高层住宅的利用现状24-25
• 2.3.3 太阳能一体化高层住宅建设中的存在问题25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 太阳能一体化高层住宅的整体结构分析27-53
• 3.1 模型建立28-29
• 3.2 楼层层数分析29-30
• 3.2.1 层数选择29
• 3.2.2 模拟结果分析29-30
• 3.2.3 楼层层数分析结论30
• 3.3 场地类型分析30-31
• 3.3.1 场地类型30-31
• 3.3.2 模拟结果分析31
• 3.3.3 场地类型分析结论31
• 3.4 设防烈度分析31-32
• 3.4.1 设防烈度31-32
• 3.4.2 模拟结果分析32
• 3.4.3 设防烈度分析结论32
• 3.5 实例分析32-52
• 3.5.1 结构分析32-40
• 3.5.2 抗震分析40-52
• 3.5.3 实例分析结论52
• 3.6 本章小结52-53
• 4 太阳能一体化高层住宅的局部结构分析53-61
• 4.1 荷载分析53-54
• 4.1.1 风荷载53
• 4.1.2 地震荷载53-54
• 4.1.3 荷载的组合效应54
• 4.2 阳台外挂式连接螺栓受力分析54-57
• 4.3 阳台嵌入式连接螺栓受力分析57-60
• 4.4 本章小结60-61
• 5 结论与展望61-63
• 5.1 结论61
• 5.2 展望61-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-66

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