巨-子型有控结构体系在地震激励下的响应控制特性

为研究巨子型有控结构体系MSCSS(Mega-Sub Controlled Structural System)在地震作用下的响应特性,建立了MSCSS在随机地震激励下的动力方程,推导了结构响应计算表达式,对MSCSS在随机平稳及非平稳地震激励下的响应控制特性分别进行了对比计算研究,讨论了相对结构参数,如主子结构质量比、相对刚度比对MSCSS位移及加速度响应控制效果的影响.研究结果表明,与传统普通巨型框架结构体系相比,MSCSS在控制位移、加速度响应方面具有显著效果.     

非平稳随机地震动作用下MSCSS动力可靠性分析

采用正交展开方法模拟的地震动随机过程作为动力激励,基于极值概率密度演化方法,对一种新型复杂建筑结构——巨子型有控结构体系,进行了基于随机地震过程作用下的动力可靠性分析,求得MSCSS在单一失效准则及复杂失效准则下的可靠度。结果表明非平稳地震作用下巨子型有控结构体系可靠度高于巨型框架的动力可靠度,在多遇地震情况下比传统的巨型框架结构更为安全。     

基于DMF研究地震作用下MSCSS的控制特性

通过对巨子型结构体系(mega-sub controlled structure system,即MSCSS)的动力学方程进行推导,利用拉氏变换得到系统的传递函数,进一步表示出该新型控制结构体系在地震作用下所特有的位移动力放大系数(dynamic magnification factor,即DMF)表达式,以DMF为指标从理论层面揭示MSCSS的频域控制特性及动力响应特征。通过算例基于DMF分析主结构与子结构的参数(质量比、刚度比、附加阻尼比)设置对MSCSS调谐减震性能的影响,为建构不同层数MSCSS及合理的实体模型提供理论依据。     

实用粘弹性阻尼器耗能结构非平稳地震响应的快速求解

本文为提高实用粘弹性阻尼器耗能减震结构基于非平稳地震激励的响应分析效率,对实用粘弹性阻尼器单自由度耗能系统随机地震响应的数值分析方法进行了系统研究.首先,采用设置支撑的六参数实用粘弹性阻尼器进行建模;然后,利用传递函数法直接得到耗能减震结构系统瞬态响应精确解;最后,基于虚拟激励法获得了快速求解调制非平稳激励下耗能减震结构的时域瞬态响应.通过均匀非平稳和非均匀非平稳算例分析表明:该方法对于此类问题的计算具有效率高、工程应用强的特点,为设置粘弹性耗能减震结构在非平稳地震激励下的快速求解提供了参考.     

巨-子型控制结构体系在竖向地震作用下的反应分析

分析了竖向地震作用下巨-子型控制结构体系MSCSS(Mega-sub eontrolled structural system)的反应机理,提出了带附加柱的MSCSS.采用串并联质点系计算模型,对带附加柱与不带附加柱MSCSS进行了时程对比分析,计算结果表明:带附加柱与不带附加柱MSCSS相比,带附加柱MSCSS不仅可以在结构上解决巨型梁的大跨度问题,而且在竖向地震下具有较好的控制效果.基于随机振动复模态理论,采用非平稳地震动模型,进一步探讨了带附加柱MSCSS的子结构层数和巨(型)梁刚度等参数对结构反应的影响,研究表明子结构层数和巨(型)梁刚度等参数对带附加柱MSCSS巨型梁的位移和加速度响应的影响均十分显著.     

设置支撑的广义Maxwell 阻尼耗能结构系统均匀与非均匀随机地震响应分析

地震动最精确的模型为强度非平稳和频率非平稳, 为此对设置支撑的广义Maxwell 阻尼耗能结构均匀与非均匀非平稳地震响应进行了研究。首先, 通过扩阶方法建立了设置支撑的广义Maxwell 阻尼器的结构动力方程, 构造设置支撑的广义Maxwell 阻尼减震系统; 然后利用虚拟激励法分析结构的非平稳随机地震激励, 最后利用精细积分法的改进格式解出广义Maxwell 结构的非均匀非平稳地震响应方差。通过算例分析了均匀非平稳地震激励下广义Maxwell 结构的地震响应方差对比精确解, 验证了本文方法的准确性, 并进一步将该方法研究应用于非均匀非平稳地震激励下, 耗能结构系统的地震响应分析。分析表明该方法对于此类问题的计算具有应用范围广、效率高、工程应用强的特点, 为粘弹性阻尼耗能减震结构在非均匀非平稳地震激励下的响应分析提供了方法。     

双调制非平稳地震波作用下巨子型有控结构动力响应分析

巨子型有控结构体系是超高层建筑结构体系中一个新的分支.文章将地震地面运动作为随机过程,结合双调制函数生成人工地震波,对巨子型有控结构进行双调制非平稳地震波作用下的响应分析,并与普通巨型框架结构在相同地震波输入情况下的动力响应进行了对比.结果表明,巨子型有控结构在双调制非平稳地震作用下的层间位移角均满足抗震规范中层间位移...     

设置支撑的Maxwell阻尼耗能结构非平稳地震响应分析

为建立粘弹性耗能结构及其保护系统的抗震分析与设计方法,基于虚拟激励法和精细积分法,对设置支撑的五参数Maxwell阻尼减震结构系统进行了系统研究.首先,对设置支撑的五参数Maxwell阻尼器进行建模并引入结构动力方程中,构造设置支撑的五参数Maxwell阻尼耗能减震系统;然后,利用虚拟激励法分析结构的非平稳随机地震激励;最后,利用精细积分法解出五参数Maxwell阻尼耗能减震结构的非平稳地震响应方差.     

基于概率密度演化方法的随机MSCSS抗震可靠性分析

基于概率密度演化理论,结合等价极值事件的基本思想,对随机巨子型有控结构体系MSCSS(Mega-Sub Controlled Structural System)进行了随机地震激励下的可靠度分析,求得MSCSS在复杂失效准则下的可靠度,并与巨型框架结构的可靠度进行对比。结果表明,利用等价极值事件所求得的复杂失效准则下的两种结构的抗震可靠度均低于结构某一层失效的可靠度,与结构的最弱链可靠度并不相同;在随机罕遇地震作用下,MSCSS的抗震可靠度明显高于巨型框架结构,相比之下,MSCSS更为安全可靠。     

基础隔震与TMD混合控制系统减震效果分析

对基础隔震结构附加TMD组成的混合控制系统的抗震性能进行研究。计算了不同地震波作用,不同参数组合下的结构响应,对不同工况下的隔震层位移和加速度峰值进行了比较,分析了系统参数对减震效果的影响。研究结果表明,附加TMD可以减小隔震结构的地震响应,但不同地震波作用下减震效果不够稳定。增大TMD质量比可以提高减震效率,TMD阻尼比对减震效果影响较小。     

基础隔震与 TMD 混合控制系统减震效果分析

对基础隔震结构附加TMD组成的混合控制系统的抗震性能进行研究。计算了不同地震波作用,不同参数组合下的结构响应,对不同工况下的隔震层位移和加速度峰值进行了比较,分析了系统参数对减震效果的影响。研究结果表明,附加TMD可以减小隔震结构的地震响应,但不同地震波作用下减震效果不够稳定。增大TMD质量比可以提高减震效率,TMD阻尼比对减震效果影响较小。     

一种新型结构体系在随机激励下的控制参数特性研究

以(日本)东京市政厅(传统普通巨型框架结构)为原型,在此结构基础上设计了相应的巨-子型有控结构体系PMSCSS(Passive Mega-Sub Controlled Structural System),对其在随机脉动风荷载激励和随机平稳及非平稳地震激励下的控制效果分别进行了对比计算研究,并讨论了相对结构参数,如主子结构质量比、主子结构刚度比对PMSCSS位移及加速度响应控制效果的影响。研究结果表明,与传统普通巨型框架结构体系相比,PMSCSS在随机脉动风荷载激励下主结构的位移响应控制率可达61.5%~67%,子结构位移响应控制率可达53.9%~58.4%,子结构加速度响应控制率可达45.2%~57.5%;在随机地震荷载激励下主、子结构的位移响应控制率分别可达70%和34%,其相应的加速度控制率为50%和56%,以上数据充分说明了PMSCSS在控制位移、加速度响应方面具有显著效果。     

六参数实用粘弹性阻尼器单自由度减震系统非平稳响应分析

对设置支撑的六参数实用阻尼器单自由度减震系统非平稳随机地震响应问题进行了系统的研究.首先,建立设置支撑粘弹性阻尼器的等效本构关系,用积分微分方程对结构实现时域非扩阶精确建模;然后,采用传递函数法,直接在耗能结构原始空间上获得减震系统在非零初始条件和任意激励下结构位移、速度和阻尼器受力的时域瞬态响应非扩阶模态叠加精确解;采用两种均匀调制白噪声和均匀调制滤过白噪声非平稳地震激励模型,获得减震系统的结构位移、速度和阻尼器受力的非平稳响应解析式.所获得的结构系统时域瞬态响应解析解和非平稳地震响应解析式,可为建立结构系统各构件抗震动力可靠度和基于模态叠加的反应谱抗震设计法提供分析路径.     

罕遇地震作用下巨子型有控结构二阶效应影响分析

通过有限元分析软件sap2000建立了巨子型有控结构(MSCSS)的有限元模型,在考虑二阶效应的情况下,对MSCSS进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,并与不考虑二阶效应的结构地震响应情况进行比较,研究了二阶效应对塑性铰的生成、结构侧移以及杆件内力的影响。研究结果表明:选择不同地震波激励时,考虑二阶效应的作用会使塑性铰数量分布有不同的变化规律;第二子结构层间侧移受二阶效应的不利影响随楼层增加而增加,最大增幅达到6.4%,同时,巨型柱的弯矩和第二子结构梁弯矩均受到二阶效应不利影响,其最大增幅分别为7.2%和7.4%。因此在对MSCSS进行罕遇地震下的弹塑性响应情况分析时,必须考虑二阶效应对结果的影响。     

基于Ｃ－Ｐ谱分析设置支撑的广义Ｍａｘｗｅｌｌ阻尼器系统完全非平稳地震响应

对设置支撑的广义Ｍａｘｗｅｌｌ阻尼单自由度减震系统完全非平稳随机地震响应问题进行了系统的研究。首先,建立设置支撑广义Ｍａｘｗｅｌｌ阻尼器的等效本构关系,用积分微分方程实现结构时域非扩阶建模;然后,采用传递函数法,直接在耗能结构原始空间上获得减震系统在任意激励和非零初始条件下结构位移、速度和阻尼器受力、受力速率的时域瞬态响应解析解;最后,基于地震动的强度非平稳和频率非平稳,采用Ｃｏｎｔｅ和Ｐｅｎｇ所提出的完全非平稳地震动功率谱模型,获得减震系统的结构位移、速度和阻尼器受力、受力速率的完全非平稳响应解析式。所获得的结构系统时域瞬态响应解析解和完全非平稳地震响应解析式,可为建立结构系统各构件抗震动力可靠度和基于模态叠加的反应谱抗震设计法提供分析路径。     

六参数粘弹性阻尼耗能减震系统非平稳地震响应分析的精细积分法

针对六参数粘弹性耗能减震系统,结合虚拟激励法,给出了非平稳地震响应分析的精细分析法.对于设置的支撑六参数粘弹性阻尼耗能系统的运动方程,首先,采用高效的虚拟激励法,将非平稳随机地震激励化为确定性荷载;然后,利用扩阶法,得到系统的状态方程;最后,给出了响应的精细积分解析解.并通过算例验证本文方法的精确性与实用性,为该方法推广应用于复杂大型结构的耗能减震工程提供新途径.     

附设黏滞阻尼器超高层结构的减震效果分析

以实际工程为背景建立了附设黏滞阻尼器的框架-核心筒结构弹塑性模型.为研究不同地震峰值加速度对黏滞阻尼器耗能效率的影响以及结构减震效率的变化规律,采用7条地震波调整其峰值加速度进行弹塑性动力时程分析.主要讨论了结构的楼层剪力、倾覆力矩、层间位移角、以及结构各部分耗能随地震峰值加速度提高的变化规律.结果表明:多遇地震下结构响应的减幅最大,随着地震强度的提高结构响应的减幅逐渐降低;阻尼器耗能随地震作用的增加呈线性增长,但阻尼器耗能与地震输入能量的比值在不断降低,导致结构减震效果下降;地震作用下,黏滞阻尼器为结构提供耗能,减小了结构自身的塑性耗能,对结构起到了保护作用.     

阻尼连接相邻结构减震优化分析

利用阻尼器连接相邻结构可减小结构地震反应,阻尼器参数的确定是减震设计的关键.将相邻结构简化为粘滞阻尼器连接的两单自由度体系,根据随机地震反应理论,以相邻结构的频率比、质量比为参数,推导了结构位移反应均方值与连接阻尼参数的关系式,分析了相邻结构的地震反应与频率比、质量比以及连接阻尼比的影响规律,得到了连接阻尼器的优化设计参数范围.最后在El Centro波、Taft波和某人工波激励下,对比分析了某相邻10层建筑结构在有阻尼连接和无阻尼连接时的地震反应,表明根据优化参数采用粘滞阻尼器连接相邻结构具有较好的减震效果,但相邻两结构不能同时达到最优减震效果,设计时应根据主结构、次结构或整体结构体系地震反应最小为目标来进行连接阻尼器的设计.     

位移相关摩擦阻尼基础隔震结构地震分析

采用Bouc-Wen滞回模型和库仑摩擦模型来模拟铅芯橡胶隔震垫和摩擦阻尼器的力学模型,建立了位移相关摩擦阻尼隔震结构运动方程.数值分析表明,在常规强震激励下,位移相关摩擦阻尼能减少隔震层位移,但会增加上部结构的层间位移和加速度反应;而在脉冲型近场地震激励下则不仅能显著降低隔震层位移,同时对上部结构的地震响应也有一定的减震效果.参数分析对位移相关摩擦阻尼器的三个主要设计参数的合理选取给出了建议.     

摩擦耗能支撑减震结构参数研究

文章系统地研究了摩擦耗能支撑(FDB)参数对多层摩擦耗能支撑结构(FDBF)减震效果的影响.以结构顶层位移、层间位移和基底剪力为减震效果评价指标,通过对大量多层FDBF模型进行地震激励下的动力时程分析,全面考察了FDB 4个重要参数--布置方式、滑移力、支撑刚度、起滑位移--对结构减震效果的影响和规律.对原结构选取减震方案,并绘出结构中各层FDB的滞回曲线,从而直观反映了FDB的耗能性能.最后,对已有的FDB参数范围进行修正和完善,建议了选取FDB参数的总原则.