基础隔震结构基于设计反应谱的地震作用取值

首先建立了基础隔震结构的运动方程.由于所得运动方程为非对称质量与非经典阻尼矩阵的情况,因此用复模态法解耦,得到了结构地震响应的时域表达式;然后引用欧拉变换,获得了响应关于一系列等效单自由度体系位移和速度响应的线性组合,根据振型分解反应谱理论就可以求解基础隔震结构基于设计反应谱的地震响应和地震作用.最后,通过一个例子来说明该方法的精度和应用,以便为理论研究、工程设计和规范的修正提供参考.     

带TMD结构的大阻尼比复振型叠加反应谱法

为了对具有非对称质量矩阵、非对称刚度矩阵和非经典大阻尼矩阵特征的带TMD结构进行更精确并便于工程应用的抗震设计,用大阻尼比复振型叠加设计反应谱法进行了地震响应及效应分析.用复模态法对非经典方程进行解耦,得到了结构地震响应的时域表达式,根据解的复共轭特征和欧拉变换,进一步把地震响应表示为一系列等效单自由度体系位移和速度响应的线性组合,再根据反应谱理论并考虑大阻尼比转换就可以求解带TMD结构基于设计反应谱的地震响应和效应并进行抗震设计.通过一个算例来说明大阻尼比复振型叠加设计反应谱法的应用,计算结果表明:带TMD结构有较好的减震效果.     

带悬吊质量摆减振系统的建筑结构随机风振响应的解析解法

通过建立悬吊质量摆减振体系的一般运动方程,将主体结构按第一振型展开,并针对所得方程为非经典阻尼运动方程,用复模态理论解耦,利用随机振动理论获得结构风振响应的解析式,并将建立结构分解为系列等效单自由度体系方法,继而利用等效单自由度体系的随机风振响应的解析解,获得了带悬吊质量摆的建筑结构基于Davenport谱随机风振响应和等效风荷载取值的解析解.     

结构-土相互作用体系的地震作用取值——基于规范-非平稳地震动模型的复模态频域法

为了求解结构-土相互作用体系的地震作用,对基于规范-非平稳地震动模型的复模态频域法进行了系统研究.首先,建立了结构-土相互作用体系的运动方程,根据上部结构的地震响应以第一阶振型为主的特点,将其按第一振型展开;然后,针对所得运动方程为非对称质量与非经典阻尼矩阵的情况,用复模态法解耦;最后,采用与抗震规范设计反应谱的地震动参数一致的Clough-Penzien-三段式非平稳地震动随机模型在频域内进行了体系的随机地震响应分析,进而得到了结构的地震作用取值.通过一个例子来说明本文方法在结构-土相互作用体系地震作用取值的应用,同时分别给出了基础固定结构基于地震动模型和规范设计反应谱的地震作用取值来进行比较.     

分数导数粘滞阻尼器减震结构的随机地震响应与等效阻尼

对分数导数粘滞阻尼器单自由度耗能结构的随机地震响应与等效阻尼进行了系统研究。建立了结构运动方程;应用随机平均法,将结构响应幅值近似为扩散过程,获得了结构位移与速度联合概率密度函数和位移、速度响应方差的解析解;基于与随机平均分析完全相同的等效准则,建立了可直接应用反应谱法的上述阻尼器的等效阻尼计算公式,算例分析表明了所得公式的合理性。     

基础平动结构随机地震响应的解析解

对单自由度基础平动结构随机地震响应问题进行了系统研究。针对结构运动方程为非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度的情况，用复模态法解耦，获得了结构地震响应的解析解。该方法可推广到非平稳随机地震响应分析，也可用于基础隔震、带TMD减震和加层减震等结构的随机地震响应分析与优化设计。     

基于谱矩的单自由度复阻尼结构的等效阻尼分析

复阻尼模型与实验结果吻合较好,但结构动力分析较为复杂.本文针对单自由度复阻尼耗能结构基于谱矩相等准则,即令复阻尼原始系统和等效系统的的零阶和二阶谱矩相等,得到单自由度复阻尼耗能结构的等效频率和等效阻尼.将等效系统的计算结果与原始系统计算得到的精确解以及由经典的模态应变能法计算得到的结果进行比较,等效系统具有很高的精度.     

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。     

脉冲型地震动下建筑非结构构件加速度响应估计

基于前向性效应脉冲型地震动的三角函数近似模型,推导了脉冲地震动作用下无阻尼和有阻尼单自由度结构的位移和加速度响应的解析式。选取25条脉冲型地震动,开展了地震响应时程分析,回归拟合了楼层反应谱相对于楼层加速度峰值的放大关系。基于脉冲作用下的主结构加速度响应峰值和楼面反应谱相对于楼面加速度峰值的放大因子,建立了脉冲型地震动下的楼层反应谱的预测方法。数值计算结果的对比表明,文中方法可以较好地用于脉冲型地震动引起的楼面反应谱的预测,可用于建筑非结构构件的地震响应计算。     

基础隔震结构多振型随机地震响应分析

为研究多自由度基础隔震结构的随机地震响应问题,用多个振型将上部结构展开,针对所得方程的非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况,采用复模态法进行解耦,获得了以多振型表示的结构地震响应的计算表达式。算例结果表明多自由度基础隔震结构减震效果显著。     

弹塑性SDOF体系地震输入归一化等效速度谱

为了确定弹塑性单自由度( single degree of freedom, SDOF)体系地震输入能,分析了中美场地土剪切波速转换关系,将从美国PEER地震记录数据库选取的220条强震记录按中国场地土类型进行分类,基于能量平衡原理,采用归一化方法,建议了一种基于复合强度指标的弹性SDOF体系三段式等效速度谱。分析了5类场地土条件下SDOF体系系统参数对地震输入等效速度谱的影响。研究结果表明：刚度折减系数对等效速度谱无明显影响;延性系数和阻尼比增大均对等效速度谱峰值和下降段衰减速度有削弱作用。综合考虑各类影响因素,通过参数多次拟合,得出弹性SDOF体系归一化等效速度谱峰值段及下降段修正系数,提出了一种适用于我国场地土类型、可直接供设计使用的弹塑性SDOF体系归一化等效速度谱确定方法,并验证了其有效性。     

弹性SDOF体系输入能量谱的设计表达式

合理的地震动设计输入能量谱是推动能量法走向工程应用的重要基础。选取3种场地条件下259条地震动记录,针对弹性单自由度体系（Single Degree of Freedom）的输入能量进行研究。采用归一化方法,将输入能量谱表征为输入能量谱峰值（E_lmax）与归一化输入能量谱的乘积;根据相关性分析,提出输入能量谱峰值的影响参数及估算方法;基于3种场地条件下归一化输入能量谱特征,通过拟合建立三段式归一化输入能量谱,提出阻尼比为0.05时,弹性SDOF体系设计输入能量谱的计算方法,并验证了该方法的可行性。     

能力曲线折线简化方法对比研究

将结构的能力曲线简化为二折线是确定结构的恢复力骨架曲线特征点(屈服点和屈服后刚度)、计算结构延性和等效阻尼比的关键.文中介绍了三种曾经建议的由结构能力曲线确定等效屈服点和屈服后刚度的方法,对三个框架结构算例采用上述建议方法计算的等效屈服力和屈服位移进行了对比分析,并以此屈服点和屈服后刚度作为等效单质点体系的恢复力骨架曲线,采用非线性动力时程分析法计算了等效单质点体系在罕遇地震下的最大弹塑性位移,通过与杆系模型非线性动力分析法计算的顶点位移对比,从而得到关于能力曲线简化方法的建议.     

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。     

非经典振型反应组合及非经典反应谱

本文讨论了非正交阻尼体系非经典振型反应的组合问题，得出了可供工程抗震分析应用的振型组合公式。同时，本文还得到了非经典地震反应谱和经典地震反应谱的关系、阻尼比和标准反应谱的关系。本文研究结果为在工程抗震分析中应用非经典振型分解反应谱方法提供了依据。