桩顶固定且部分桩体埋入黏弹性地基中时桩的自振特性分析

将回传射线矩阵法推广至桩土系统的振动分析中,采用基于Timoshenko梁理论的Winkler地基模型,运用回传射线矩阵法及求根法求解桩顶固定且部分桩体埋入弹性地基中时桩的自振特性,并与基于有限元分析软件SAP2000的计算结果比较,验证利用回传射线矩阵法求解埋置结构自振特性的有效性和计算精度。同时,分析桩顶固定且部分桩体埋入黏弹性地基中时土体弹簧系数及土体阻尼系数对桩基自振频率和振型的影响。结果表明:随着土体弹簧系数的增大,埋置结构的各阶自振频率增大,土体弹簧系数对衰减系数没有影响,对埋置结构振型的影响较小;随着土体阻尼系数的减小,埋置结构的各阶自振频率增大,衰减系数相应减小,土体阻尼系数对埋置结构的低阶振型影响尤为明显,对高阶振型的影响较小。     

经典边界条件黏弹性Pasternak地基上Bernoulli-Euler梁横向自振特性分析

自振特性在结构的动力分析中具有重要的意义。将回传射线矩阵法(MRRM)推广到地基梁自振特性的研究中,通过节点力平衡和位移协调方程及对偶局部坐标系下单元相位关系,建立两端简支、两端自由、两端固支、简支-自由、简支-固支及固支-自由这六种边界条件下黏弹性Pasternak地基上的Bernoulli-Euler梁的回传射线矩阵,进而得到其频率方程。根据单一局部坐标系下的边界条件,推导出模态函数解析表达式,进一步根据正交归一化条件求解模态函数表达式中的未知参数。通过具体算例验证了回传射线矩阵法求解的正确性,并对不同边界条件下的自振频率、衰减系数及模态函数进行了分析。为黏弹性地基梁的振动特性研究提供理论基础。     

门式框架结构的瞬态波动响应和自振特性研究EI北大核心CSCD

研究门式框架结构在瞬态波动作用下的动力响应求解和自振特性分析问题。建立了局部坐标系下节点位移协调条件和力平衡条件,借助回传射线矩阵法,得到了方波脉冲激振力作用下的门式框架结构的动力学响应函数。在此基础上,通过离散Fourier逆变换和卷积变换,得到单位脉冲作用下框架结构的瞬态波动响应,并进一步探讨了门式框架结构的自振频率和模态特征。     

设置Ved的框架结构控制空间协同工作分析方法

Ved（粘弹性阻尼器）是抗震被动控制中一种十分有效的耗能减震装置。本文根据粘弹性阻尼材料的应力－应变关系,推导了粘弹性阻尼器和人字型支撑的组合层间单元刚度矩阵以及单元控制力向量;并基于框架结构的空间特性,建立了设置Wed框架结构在考虑空间协同分析基础上地震反应时程分析的控制方法;最后,应用本文的方法,对设置粘弹性阻尼器人字型支撑的钢筋混凝土框架结构进行了结构地震反应时程分析,并根据计算结果对其减震效果进行了分析讨论。     

频率相关自由阻尼层复合材料加筋板动力分析

采用子空间迭代法和精细积分对敷设粘弹性阻尼层的含损伤复合材料加筋板结构进行了频率和动力响应分析。分析中对层合板和层合梁采用了Adams应变能法与Raleigh阻尼模型相结合的阻尼矩阵构造方法;对表面粘弹性阻尼材料则考虑了材料性质和耗散系数对激振频率与温度的依赖性,建立了频率相关粘弹性材料阻尼矩阵的计算方法。通过有限元分析,分别研究了敷设自由阻尼层无损伤和含分层损伤复合材料加筋板的自振频率和模态特征,并根据幅频曲线讨论了阻尼材料模量、耗散系数和阻尼层厚度等因素对结构响应的影响,提出的计算方法对通过合理选择阻尼层材料与几何参数来有效地控制加筋板结构的振动特性,具有一定的参考价值。     

MTMD结构系统中瞬态波的传播

将回传矩阵法引入到MTMD结构系统的瞬态响应分析中,采用经典轴向杆理论和Timoshenko梁理论考虑主体结构构件的轴向和弯曲运动,推导了具有MTMD的平面框架结构系统的回传矩阵列式,研究了结构附加MTMD后瞬态响应的变化及MTMD设计参数对减振效果的影响.计算分析表明,在结构上附加MTMD可以减小结构在承受突加荷载时的瞬态响应,达到振动控制的目的,但取用不同的MTMD设计参数对减振效果有较大的影响.算例同时表明回传矩阵法在求解附加MTMD结构系统的瞬态响应时具有计算精度高、求解代价小等优点.     

基于动力特性的混合结构地震响应复模态叠加法

混合结构由不同阻尼特性的材料组成,确定其阻尼矩阵存在困难。分块Rayleigh阻尼模型由于数学上的简易性,被广泛用于构建混合结构的阻尼矩阵,但分块Rayleigh阻尼模型的计算精度与参考频率的选择方法直接相关。针对参考频率的选择问题,依据结构动力响应的组成和特点,提出了一种确定Rayleigh阻尼系数的计算方法,进而实现基于分块Rayleigh阻尼模型的复模态叠加法。求解结构的瞬态反应时,根据结构前两阶振型的自振频率确定阻尼系数;求解结构的稳态反应时,选择结构的基频、与外激励频率接近的结构自振频率确定阻尼系数。依据地震波的频谱特性,提出了基于地震波卓越频率的分块Rayleigh阻尼模型,并结合地震加速度的分段线性假定,建立了混合结构的复模态叠加法。在此基础上,利用三角级数展开得到组成地震波的谐波频率,进一步提出了基于谐波频率的分块Rayleigh阻尼模型和对应的复模态叠加法。算例分析结果表明:所提方法误差更小,且克服了传统方法因振型选择不唯一导致的计算结果具有不确定性的问题;与基于地震波卓越频率的复模态叠加法相比,基于谐波频率的复模态叠加法计算量更大,但计算精度更高、适用范围更广。     

钢筋混凝土框架结构阻尼模型研究

以往建筑结构的阻尼通常从宏观上把握,阻尼矩阵以Rayleigh阻尼的不同拓展形式为主,其物理意义并不明确。依据混凝土材料的Kelvin粘弹性阻尼模型,经结构动力学分析,推导建立了弹性阶段剪切型钢筋混凝土框架结构阻尼矩阵与混凝土材料粘滞系数之间的关系,并给出了比例阻尼矩阵的判别准则。然后利用纤维增强混凝土的阻尼测试结果进行了算例分析,给出了10层复合纤维增强阻尼钢筋混凝土框架结构阻尼矩阵的具体表达式和一阶模态阻尼比,结果表明此结构阻尼矩阵不仅可像结构质量、结构刚度一样定量把握,且其物理意义明确;相比于普通混凝土框架,各复合纤维增强阻尼混凝土框架的一阶模态阻尼比有了较大的提高,其主要原因在于纤维的掺入增加了纤维与水泥基材的界面摩擦力,而乳胶的阻尼增强机理在于聚合物分子在外力作用下的内耗增加了普通混凝土的阻尼能力。     

高层建筑框支剪力墙结构自振特性计算的超元法

本文提出高层建筑框支剪力墙结构自振特性计算的超元法，即将上部剪力墙和落地剪力墙视为等效柱，底部框架视为等代柱，楼板视为深梁，整个结构简化为固定在地面上的十字交叉梁系，采用超级单元刚度矩阵组合、凝聚得到结构的整体侧移刚度矩阵，进行结构的自振特性计算。例例表明，本法计算简便省时，结果可靠。     

直接确定Rayleigh阻尼系数的一种优化方法

为避免构造Rayleigh阻尼矩阵过程中选择两阶参考振动模态的任意性,提出了一种直接确定Rayleigh阻尼系数的优化求解方法。在该方法中,利用输入时程的位移反应谱和模态分析结果,以结构某一动力反应的峰值误差构造目标函数,使目标函数取最小值即可得到Rayleigh阻尼系数的优化解。随后,以一栋5层剪切型建筑的谐振反应为例,系统研究了结构动力特性、激励空间分布和频谱特性对Rayleigh阻尼系数的影响。同时,验证所提方法的精度与有效性。