考虑多种耦合效应的多维多点反应谱研究

准确计算结构在非一致性地震输入下的响应,需要考虑地震动的特性,如多维及空间相关性等;也需考虑结构响应的复杂性,如需要将地震动响应分解为动力响应及拟静力响应等。以上因素非独立,具有耦合性。为此,根据选定的地震动功率谱模型,利用虚拟激励法,推导了基于位移谱的多点多维反应谱公式,该公式可以同时考虑多种耦合效应,包括多维(含方向交叉向)、多点(含行波效应和相干性效应)地震动及动力与拟静力的耦合等多种因素。为了便于在实际工程中应用,公式根据GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》中的加速度谱选定了对应位移谱,且公式中的参数也与之相对应。同时,采用反应谱法对一个单层网壳结构在多维多点地震动输入下的反应特性进行了分析,结果表明动静耦合的影响随着视波速的增加而减小,考虑部分相干性效应的柱底面内弯矩最大值比完全相干条件下增加了10%~20%。     

利用多点多维地震反应谱法对大跨支承结构响应的研究

大跨结构的地震动反应需要考虑多点输入下的行波效应。本文用反应谱的方法,详细研究了多点多维地震动的影响。文中给出了相关公式的推导,公式中除考虑多点多维地震动外,还同时考虑了动力反应与拟静力反应的耦合。针对一个大跨结构算例,计算了在不同地面视波速下,其在各个方向激励下产生的柱底动力弯矩和拟静力弯矩值,并将结果与一致输入反应谱法的情况作比较。根据不同工况下的柱底总弯矩分布,本文重点分析了视波速、是否考虑多维度和是否考虑动静耦合项这三个因素对结构反应的影响大小。     

跨度800m凯威特型巨型网格结构在8度多遇地震作用下受力性能分析

以跨度800m凯威特型巨型网格结构为研究对象,对其在多遇地震作用下的受力性能进行研究。基于位移权重系数和内力权重系数,对瑞利阻尼系数计算方法进行了修正。采用时程分析法对跨度800m的凯威特型巨型网格结构进行了8度多遇地震作用下结构反应的计算,对其位移和内力反应进行了分析。结果表明：结构最大位移和最大内力的放大系数在1.1~1.2之间;通过对比振型截断法和振型过滤法,发现由振型过滤法确定的组合振型,可使多维反应谱法的计算结果精度更高且计算速度更快,应用多维反应谱法对结构进行计算,并与时程法的结果进行对比,由两种方法计算得到的内力及位移反应平均误差在10%左右,且反应包络线趋势一致。     

某正交空腹网壳结构抗震性能分析

应用振型分解反应谱法和时程分析法对某正交空腹网壳结构进行常遇地震作用下的抗震分析。讨论在不同方向、不同维数地震波激励下正交空腹网壳结构的动内力分布特点。分析结果表明,计算结构地震响应时需按多向多维进行分析,振型分解反应谱法与时程分析法计算的轴力动内力系数基本一致,而弯矩动内力系数差别较大。     

大跨度结构多点激励地震反应分析现状评述

大跨度结构应该考虑地震动的多点效应,对大跨度结构多点输入抗震的研究现状进行了系统的综述和总结。首先论述大跨结构地震动的输入问题;然后论述大跨度结构考虑多点输入的抗震计算方法,包括反应谱法、时程分析法以及随机振动分析法。最后对今后应加强研究的相关问题提出了建议。     

天津慈海桥摩天轮结构的抗震性能分析

对天津慈海桥摩天轮结构的抗震性能进行了分析,采用振型分解反应谱法和弹性时程分析法分别计算多遇地震下结构的内力和变形,从地震波的加速度谱和功率谱两方面分析了比较结果,将反应谱结果考虑一增大系数后进行结构校核。采用弹塑性时程分析法进行了罕遇地震作用下的分析。分析结果表明,结构的变形和强度均满足要求,抗震性能良好。     

多点输入反应谱法的理论研究

根据大跨度空间网格结构的特点,忽略拟静力反应项与动力反应项的耦合项,提出了多点输入反应谱计算的简化方法。该方法所表示的结构地震动反应主要由拟静力响应和动力响应两部分组成,其中拟静力响应是由地面各点输入位移不一致引起的;动力响应部分主要是由结构在地面加速度作用下引起的,它在形式上与传统反应谱法保持一致,但考虑了多点输入的影响。从将地震动功率谱密度函数简化为白噪声和频响函数对地震动频率的选择性两方面入手,对拟静力反应和动力反应部分的组合系数进行了研究并简化。结果表明,简化方法是可行的,它一方面减少了计算工作量,另一方面又保证了计算精度。采用多点输入时程分析法和多点输入反应谱法,计算了哈工大体育场罩篷的地震反应,计算结果证实了多点输入反应谱理论的正确性。     

首都机场3号航站楼多维多点输入时程地震反应分析

首都机场T3A航站楼南北方向最大尺寸约950m,东西方向最大尺寸约770m,结构在双方向尺度均很大,且结构体型不规则,有必要进行多维多点输入地震反应分析。本文首先介绍了多维多点输入地震反应分析的基本原理。对T3A航站楼采用时程分析法,进行了考虑行波效应的,水平双向多点输入地震反应分析。将多维多点输入结果与多维单点输入结果进行比较,得出结论为多点输入条件下扭转作用显著提高。对本工程而言,在行波速度从250m/s到800m/s的范围内,随波速减小地震反应增大。结构下部框架结构扭转振动呈剪切型分布,且多点输入影响随楼层升高而减小。多点输入影响较大构件一般为边柱、角柱。根据分析结果,对设计提出建议,针对工程不同结构类型和部位给出了考虑多点输入影响的地震作用效应调整系数,本工程地震作用效应调整系数在1.00~2.20之间。本文为大型建筑结构在设计中考虑多点输入影响提出了一种思路。     

多维多点激励下大跨度空间钢结构的抗震研究进展

大跨度空间钢结构作为重要的公共设施,其安全性问题直接关系着国计民生,随着大跨度空间钢结构理论与实践经验的逐渐成熟和完善,其跨度也在逐渐增大。地震载荷作用下,在空间结构设计中考虑地震动的多维多点输入变得十分必要。本文对大跨度空间钢结构多维多点输入抗震的研究现状进行了系统的综述和总结,阐述并评价了现行大跨度空间钢结构考虑多维多点输入的3种抗震计算方法,即时程分析法、随机振动分析法和反应谱法。最后,对今后空间钢结构仍需要进一步研究的问题提出了建议和展望。     

多点输入计算方法的工程应用

采用多点输入时程分析法和多点输入反应谱法,计算了视波速为100、200、300、400、500M/S五种工况下AMECO维修机库的地震反应,计算结果证实了多点输入反应谱理论的正确性,对多点输入下结构地震内力的分布规律进行了分析。     

Seismic design for steel trussed arch to multi-support excitations

The behavior of steel trussed arch to multi-support excitations is studied. The spatial variation of ground motion is modeled by an empirical coherency loss function. Numerical results indicate that horizontal multi-support excitations have a quite large amplification effect on the seismic responses of the trussed arch. This amplification effect cannot be ignored in the seismic design of such structures. Vertical multi-support excitations reduce the seismic responses of the trussed arch. Therefore the assumption that vertical free-field ground motions are spatially uniform is available to assure the degree of seismic safety reliability of the trussed arch. An average response spectrum method is subsequently introduced to calculate the arch response to multi-support excitations. The advantage of the method is that the linear peak seismic response of the arch to multi-support excitations can be obtained as conveniently as the conventional response spectrum method does. The good agreement of results between the time-history method and the average response spectrum method shows the validity of the latter method.     

多维多点地震动激励下折线型输电塔线体系反应分析

本文通过数值分析研究多维多点地震对折线型输电塔线体系地震反应的影响。根据实际工程建立折线型输电塔线体系三维有限元模型,依据功率谱密度函数、折线型相干函数和《电力设施抗震设计规范》模拟多维多点地震动时程。分别研究空间变化地震动的行波效应、部分相干效应和局部场地效应对折线型输电塔线体系地震反应的影响。研究结果表明,多维多点地震动对折线型输电塔线体系地震反应影响显著;与一致激励相比,考虑多维多点地震动增大了结构的地震反应,传统的一致地震输入将会低估结构的反应。因此对于折线型输电线路实际工程的抗震设计,需要考虑多维多点地震动的影响。     

多维多点激励下某多塔连体结构地震反应分析

杭州市市民中心工程是一高位隔震大跨度多塔连体结构,6个主塔楼在高位采用隔震支座与6个大跨度钢结构连廊连接成一整体,整个连体结构外环周长达606m,故有必要进行多维多点输入地震反应分析。采用谐波叠加方法和快速傅里叶变换技术,合成了与建筑抗震设计规范(GB 50011—2001)反应谱相吻合的空间相关地震波,同时提出采用相关函数对人工模拟地震波在时域内进行检验的方法。利用模拟地震波对该工程进行多维、多点激励下的非线性时程分析,结果表明:在双向地震动作用下,考虑多点激励会使连廊杆件轴力、连廊与主塔楼间的隔震支座位移有较大增加,其中行波效应影响尤为明显,但多点激励对主塔楼内力和位移影响很小。     

多点输入下结构地震反应的研究现状与对空间结构的见解

首先就多点输入下结构地震反应的分析方法介绍了国内外的研究现状,然后在对多点输入下大跨度桥梁结构的地震反应特征作简单综述的同时,侧重阐述了近年来在多点输入对建筑结构地震反应影响的研究中已取得的一些成果和结论.最后,对空间结构领域内考虑多点输入影响的研究问题提出了一些见解.     

空间相关多点地震动时程的快速合成及检验

基于随机理论中功率谱、傅立叶幅值谱及相位谱之间的关系,建立了与现行建筑抗震设计规范反应谱相对应、考虑地震动空间作用的地震波合成技术,并重点阐述了快速傅立叶变换技术(FFT)在地震波合成中的应用。针对目前对人工合成地震波检验主要集中在频域中的相干性检验,提出了对人工合成地震波在时域进行相关性检验的必要性。利用MATLAB编制了与规范反应谱相对应的地震波合成及检验程序,并对该程序的各项功能进行了数值验证。     

多点激励下桩-土-斜拉桥全模型振动台试验研究

大跨斜拉桥的自振频率和阻尼低以及空间尺度大,其地震响应受桩基础、场地土特性和地震动空间效应的影响较大。然而,由于试验条件和技术所限,目前尚缺乏相关的全模型振动台试验研究。以一座试设计主跨1400m超大跨斜拉桥为原型,设计和制作了一座几何相似比为1/70且包括上部结构、桩基础和场地土等在内的试验模型,通过振动台试验研究了多点激励对桩-土-斜拉桥全模型地震响应的影响及其规律。试验结果表明：纵向多点激励使一侧主塔的纵向位移、一侧主塔和桥墩的纵向桩-土-结构相互作用效果以及主跨一侧竖向位移增大,而另一侧减小;横向多点激励使一侧主塔的横向位移和一侧桥墩的横向桩-土-结构相互作用效果增大,另一侧减小,但使两侧主塔的横向桩-土-结构相互作用效果和主跨两侧横向位移响应均增大;桩-土-结构相互作用对斜拉桥的加速度响应产生不利影响。基于上述结果,大跨斜拉桥的抗震设计或性能评估应考虑多点激励和桩-土-结构相互作用的影响。     

多点地震输入下结构地震反应分析的频域精细传递矩阵法

正确的地震输入方式是研究工程结构抗震性能的首要因素。结构的地震反应分析,需要考虑多点地震输入的影响。将精细传递矩阵理论与拟静力原理相结合,建立多点地震输入下结构地震反应分析的频域精细传递矩阵法。首先,根据梁单元的几何物理关系,建立梁单元的状态传递矩阵;其次,根据傅里叶变换,建立集中质量两侧的状态传递矩阵;然后,根据转折处及分支点处的结构特点,建立转折处及分支点处的状态传递矩阵;最后,根据结构的实际特点,建立结构总的传递矩阵。在上述算法的基础上,编制了计算程序,并进行了相应的算例计算。算例计算结果表明,结构在水平方向地震力的作用下,边柱的地震反应考虑一致激励较为合理;中柱水平方向考虑一致激励较为合理,而竖直方向应考虑多点激励的不利影响。