某人行桥动力响应分析建模与计算

旨在研究某人行桥在行人动力荷载下的动力响应.在建立结构动力模型和行人荷载模型的基础上,进行动力分析与计算,得到了结构动力响应.结果表明,在竖向和侧向振动方向上,最大感知加速度值均超过了限值.最后定量提出了TMD减振措施.     

基于磁流变弹性体调频TMD的管道竖向振动控制

针对TMD只能对结构的某一阶模态中的较窄频率带宽进行有效控制的问题,设计了一种基于磁流变弹性体的调频TMD。利用短时傅里叶变换识别出结构的基频,通过改变电流大小以改变外加磁场的强度,实现磁流变弹性体刚度的变化,从而调节TMD频率与结构的频率相近。对调频TMD减振改良效果进行了数值模拟,对比其在正弦激励和脉冲激励作用下的结构响应。结果表明,相比于常规TMD,变频TMD能更大幅度地降低模型结构的加速度响应峰值幅度,并且能提高模型结构阻尼比,加快结构振动衰减,达到更好的减振效果。     

基于TMD和MTMD的拱桥振动控制研究

在结构振动控制理论的基础上,对实际的模型拱桥进行了空间有限元分析和振动控制研究.研究中对TMD和MTMD的安装位置进行了探讨,并对其参数进行了合理设计.计算结果表明只要减振装置的安装位置正确及参数合理,就能够有效地减小结构在移动荷载作用下的动力响应.     

某异形拱人行桥通行舒适度及其控制研究

综合对比了国内外规范对于人行桥通行舒适度的规定,并以一座异形拱人行桥为研究背景,利用大型通用有限元分析软件Midas civil建立背景工程的有限元模型;参考德国人行桥设计规范中的舒适度评价方法对人行桥进行舒适度评价,并利用调谐质量阻尼器对人行桥进行减振设计.通过对背景工程进行舒适度评价和减振设计,得到一些实用设计分析有益的结果,分析结果表明:本工程在一般的正常使用情况下振动舒适性满足要求;当桥面上行人密度过大,行人交通荷载繁忙的极端状况下时,振动舒适性不能满足要求;采用TMD消能减振装置后,桥梁结构的动力响应均达到建议的峰值加速度范围以内,满足振动舒适性要求.     

大跨度桥梁风致竖向抖振控制研究

以鄂东长江大桥(主跨为926m的斜拉桥)为工程背景,建立该桥梁无控、有间断型TMD和连续型TMD的ANSYS模型,对比分析控制器对桥梁风致竖向抖振的减振效果。间断型TMD是在桥梁结构合适的位置布置一段或几段TMD;连续型TMD是在主跨或全桥上连续布置TMD,两者的控制效果均优于单个TMD。ANSYS计算结果表明,间断型TMD和连续型TMD对桥梁风致竖向抖振的减振效果明显。最后,根据相似比制作桥梁模型,进行无控和安装了连续型TMD的桥梁模型风洞试验,结果表明,连续型TMD对桥梁的风致竖向抖振能起到很好的控制效果。     

规则弯剪型隔震结构等效模型计算方法

隔震技术不仅广泛应用在中低层建筑中,近来又被用于高层建筑结构的减震设计。对于高层隔震结构,隔震上部结构需考虑多阶振型影响,且因结构高宽比较大,总变形中存在的弯曲变形部分也应同时考虑。现有的两质点剪切型模型不能很好地反映实际结构的变形特点,一些学者提出的三质点模型,尚缺乏实际的操作性。为此,在已进行研究基础上,根据等效准则,通过对模型结构的计算分析,给出了针对弯剪变形类型规则型隔震结构等效模型的计算方法,利用该等效模型可较为方便对原隔震结构最大反应进行手工计算,从而提高了隔震设计的效率。计算实例表明,文中提出的计算方法是可行和可信的,等效模型与原结构地震反应具有很好等效性,且计算过程也较为简便。     

TMD对机器激励下多层厂房楼板的振动控制

多层工业厂房楼板在机器扰力下,实测发现楼板竖向速度和加速度超过结构正常使用要求.考虑到施工和使用要求,本文用多个TMD(调谐质量阻尼器)悬挂在楼板特定位置,以减少楼板竖向振动.通过理论推导,设计了多TMD体系的参数,并用SAP2000建立楼板与TMD的振动模型,得到附加TMD后楼板的响应,并与不加TMD的楼板振动响应比较.结果表明,本文设计的TMD可有效减小楼板在机器扰力下的竖向振动响应,减振比达到70％以上.     

浮动平台内TMD对Barge式海上浮动风机的振动抑制研究

在Barge式浮动风机的平台内配置调谐质量阻尼器(TMD),首先建立了海上浮动风机的三自由度动力学简化模型,并分别采用工程调频法和遗传算法(GA)寻求最优TMD参数;然后通过计算5种典型风浪载荷工况下有/无TMD的浮动风机的动态响应,研究了TMD在真实海洋环境中对风机的抑振增稳效果;最后在不改变Barge式浮动风机原设计的前提下,将风机部分压舱物等质量替换为TMD,研究了TMD在5种工况下的减振性能。结果表明:最优参数的TMD可使浮动平台俯仰角标准差的抑制率达到47.95%;用TMD替换部分压舱物后,平台俯仰角的减振率可达50%。因此,平台压舱物等质量替换为TMD后,可显著减少风机关键部位的振动响应及载荷。     

混合液体质量阻尼器对结构风振控制的研究

基于TMD和TLD各自的特点将二者结合为混合液体质量阻尼器(HLMD),此种阻尼器能改善TMD对微弱振动控制时灵敏度低的不足,且具有更强的耗能能力;并对HLMD装置的减振机理和计算模型进行概述,推导出其动力平衡方程。以广东地区某超高层酒店为例进行风振时程分析,对HLMD与TMD控制下的结果进行比较。分析表明:HLMD对结构风振响应控制效率显著,并优于TMD。     

超高层建筑空间巨型框架的地基、基础、上部结构共同工作的简化振动分析

为超高层建筑空间巨型框架建立了一种新的简化计算模型——半无限大弹性地基-空间杆系-层模型,它由半无限大弹性地基、巨型文克勒弹性地基梁和巨型剪切型弹性地基柱组成（二级框架柱考虑其轴向刚度作为巨型梁的文克勒弹性地基;二级框架梁、柱考虑其弯曲刚度作为巨型柱的剪切型弹性地基）,可同时考虑基础结构和上部结构的刚度变化以及地基的弹性变形.算例计算结果表明,新的简化振动分析模型是合理、可行的,可为超高层建筑巨型框架的整体动力特性分析提供一种可行的简化方法,对此类结构的抗震设计具有指导意义.     

多高层隔震结构等效简化模型动力响应分析

结合现有多高层隔震结构等效模型的研究基础,提出了多高层隔震结构等效模型的动力响应分析方法,使结构响应解析解具备明确的物理与工程意义。针对多层隔震结构等效简化后的两自由度模型,其运动方程的求解若采用实际工程中应用广泛的强振型解耦法将产生较大误差,采用Kelly法解耦求解可使求解结果精度大大提高。针对高层隔震结构等效简化后的三自由度模型,先采用强振型解耦法解耦,分析强振型解耦法求解的误差,对结果进行修正,即采用提升强振型解耦精度的方法求解同样可使求解精度大大提高。同时,用标准2阶振子的位移和速度表示非经典阻尼隔震结构的位移响应,使得现有基于经典结构的抗震设计方法可推广应用于具有非经典阻尼特性的隔震结构。结合两个算例,分别将多层和高层原结构简化为两自由度和三自由度模型,通过对原结构和等效简化模型对比求解验证了等效简化模型的有效性,且所提的针对非经典阻尼隔震结构的近似解耦求解方法是简单有效的,从而使得对于隔震结构的动力响应分析更加完备。     

超高层建筑空间巨型框架的地基、基础、上部结构共同工作的简化振动分析

为超高层建筑空间巨型框架建立了一种新的简化计算模型——半无限大弹性地基-空间杆系-层模型,它由半无限大弹性地基、巨型文克勒弹性地基梁和巨型剪切型弹性地基柱组成(二级框架柱考虑其轴向刚度作为巨型梁的文克勒弹性地基;二级框架梁、柱考虑其弯曲刚度作为巨型柱的剪切型弹性地基),可同时考虑基础结构和上部结构的刚度变化以及地基的弹性变形.算例计算结果表明,新的简化振动分析模型是合理、可行的,可为超高层建筑巨型框架的整体动力特性分析提供一种可行的简化方法,对此类结构的抗震设计具有指导意义.     

某复杂高层建筑结构弹塑性时程分析及抗震性能评估

近年来框架-核心筒结构在高层建筑中广泛应用,并且由于建筑功能的多样化使得结构体型越来越复杂,因此这就对复杂高层建筑结构分析和设计提出了新的要求.以上海世茂国际广场大楼这一实际工程为背景,对其开展弹塑性时程分析,探究该结构体系在各级地震作用下的抗震性能.首先建立了结构简化分析模型,选择了结构材料应力-应变关系和分析参数;接下来利用CANNY2005程序对模型振动台试验进行模拟计算,考察所采用的力学分析模型和计算参数的正确性,结果表明这些模型和参数能比较准确模拟框架-核心筒结构在地震作用下的变形特征;然后最后对原型结构在各级烈度地震作用下的变形进行分析,具体研究了该结构的层间位移角分布、典型构件变形模式;最后从整体上对结构的抗震性能做出相应的评价.目前该高层建筑业已竣工投入使用.     

竖向地震下超高层建筑结构的简化波动分析

为研究近断层地区竖向地震下超高层建筑结构的脉冲波动效应,将典型超高层建筑结构体系分别简化为一维和二维模型,在弹性范围内,确定纵波通过集中质量的反射和透射系数,以时域差分延时和FFT频域滤波为求解策略,用简化波动分析方法计算结构在竖向地震下的宏观响应,评估结构在竖向地震下的抗震性能．分析表明,与振动分析方法相比,波动分析方法在计算结构竖向地震响应时更具有针对性,特别是近场脉冲型竖向地震下．竖向地震引起轴向构件的轴力波动和相对错动不容忽视．     

Study on optimal design to improve auto-body structural crashworthiness

In this paper the optimal model of the main energy absorbed structure in an auto-body “front rail”,based on structural crashworthiness is built. For an optimal design on structure crashworthiness, the new method is based on a response surface model and Pareto GA, which improves the efficiency and flexibility of an optimal design, that is brought forward. The traditional optimal method can not be applied in the design of an impact structure due to the high nonlinearity and large time cost of crashworthiness FE analysis. So the method of an optimal design based on crashworthiness is brought forward. After constructing the response surface model of auto-body crashworthiness, the Pareto GA can be applied to find the multi-objective globally. The optimal solution set can then be used to provide many scheme combinations for choice structural parameters. To acquire the optimized structure parameters on front rail crashworthiness, this simplified model of an original design is built. After studying various ways of reinforcing the cross-section to control the structural failure mode, a better method has been found. On the precondition of not increasing the mass of the structure, an optimal design of the front rail is performed further. Finally, the optimized scheme is implemented in the full-car impact analysis and crashworthiness is studied. With proper measures to control deformation of the front rail structure the crashworthiness can be improved with minor structural modifications.     

考虑地基基础影响的巨型框架半解析静力分析

根据刚度等效原理,将超高层建筑空间巨型框架的上部结构与基础等效连续化为一个加劲薄壁筒体,以此作为空间巨型框架结构的简化分析模型,并用半解析法对受静力作用的空间巨型框架结构进行了分析计算.计算结果表明,这种简化分析方法是合理的,与不考虑地基基础对上部结构影响的模型相比,这种简化分析模型也更接近空间巨型框架结构的实际受力情况,因此,可以用于初步设计阶段或整体性能评价阶段对空间巨型框架结构的简化分析.     

风速谱中的随机噪声对结构风振响应的影响

为了分析风速谱的随机特性对结构风振反应的影响,应用ANSYS中的风-结构耦合分析方法,分别计算了考虑及不考虑风速随机噪声情况下生成的时程;对同一个高层建筑物的动力反应进行了时程分析;对2种情况下建筑结构表面风压及建筑结构动力反应进行了比较．比较结果表明,在考虑风速随机噪声的情况下,结构的动力反应比不考虑风速随机噪声时有一定程度的增大．     

既有框架结构的新型等效简化动力模型构建方法

为了实现对长期服役后的结构在地震、风等动荷载作用下安全性和舒适性的评估,利用监/检测数据建立一个能准确反映实际建筑在地震、风等动荷载作用下动力响应的结构动力学模型至关重要。本文针对非常普遍的框架建筑结构,提出了一种基于少量移动传感器的框架结构等效简化动力学模型构建方法。首先,提出建筑结构等效简化模型构建的层间剪力等效原理,证明了以该原理构建的简化模型具备准确模拟实际建筑结构动力响应的能力。其次,推导了框架结构简化模型形式,并研究了简化模型参数特点。然后,提出了一种框架结构简化模型参数的迭代识别方法,实现了仅使用少量无线移动传感器的简化模型参数识别。最后,通过一个12层3跨钢框架结构数值模拟算例,研究了在不预知结构刚度退化的具体形式和仅使用少量移动加速度传感器的条件下,由本文所提方法构建的等效简化模型对实际框架结构在不同水平动荷载作用下结构动力响应的预测能力。数值试验结果表明,等效简化模型能准确模拟不同荷载工况下框架结构加速度和位移响应。因此,本文提出的框架结构等效简化模型构建方法将在评估既有框架结构在风、地震等动荷载作用下的结构安全性和舒适性方面具有重要的应用前景。     

钢管混凝土框架-核心简体系中刚臂工作性能的研究

在框架-核心筒体系中设置刚臂以提高结构的抗侧刚度是结构工程师经常采用的一种做法。对其作用效果，人们多采用简化的平面模型进行分析。但实际工程表明，这种简化模型对分析钢臂的作用效果存在很大误差。通过对这一实际工程用空间模型进行各种参数下的计算，对如何设计刚臂提出了一些建议，可供结构工程师参考。