偏心框剪结构基于多模态的耗能减震设计研究

结合能力谱法的基本原理,运用基于多模态的耗能减震设计方法对偏心框剪结构进行性能化设计。提出附加阻尼器后结构的性能目标,并对原结构各阶模态进行Pushover分析,得到各阶模态等效单自由度体系最大位移的比值,利用SRSS法将目标位移用第1阶等效单自由度体系的最大允许位移表示。同时依据能力谱法的基本原理计算结构所需附加阻尼比,并根据阻尼系数与层间位移成正比的分配模式对所选粘滞阻尼器进行合理的布置。对原结构与附加阻尼器结构进行时程分析,计算结果表明:附加阻尼器后,结构的位移响应减小较多,层间位移角趋于均匀,其抗震性能可达到预先提出的性能目标。     

箱基,框架和地基土空间共同工作的变分模型

采用空间结构法将上部框架结构凝聚为一个“超级”空间单元，按照抗弯刚度等效的原则，将箱基代换为分别支承在有限分层弹性地基和文克尔地基上的弹性平板，再利用能量变分原理建立框架，土体和箱基三者空间共同工作的数学模型。该模明确显示了三者的受力关系。合理地体现了三者共同工作的三维效应，同时，由于引入凝聚技术，比一般的空间分析方法显著节省计算工作量。     

大震下智能隔震结构的能量响应分析

采用Bouc-Wen模型描述结构的非线性性质,建立了大震下智能隔震结构的绝对运动方程和瞬时能量方程。建立滞变结构状态空间表达式,以作者所在课题组的序列最优控制算法作为半主动智能隔震控制率,求解出结构的非线性地震响应。明确了瞬时输入能与结构位移响应最大值之间的对应关系,据此对智能隔震结构的减震性能作出评价。最后通过对具体算例的分析比较揭示了智能隔震结构在有效减小隔震层位移,控制上部结构响应方面的优越性。     

基于随机子空间识别的损伤试验研究

采用附加质量模拟损伤的方法通过对三层空间钢框架模型模态试验分析,采用随机子空间(SSI)法进行模态参数的识别,并在模拟健康状态和有损伤状态下识别结果与有限元模态分析及经典的特征值实现法(ERA)结果进行多次对比,对比结果表明了随机子空间法识别模态参数的可靠性。依据随机子空间法识别的模态振型,结合模态置信准则损伤判别的方法,进行了损伤的诊断,诊断的结果判断了结构的损伤程度,搜索出了损伤的最不利工况。     

考虑行人-结构相互作用的悬挑钢筋桁架楼承板振动控制研究

利用新型微电子机械系统AH100B加速度传感器测得连续的人行荷载时程,并建立了傅里叶级数荷载模型。为考虑行人-结构动力相互作用,将人体等效为具有质量、刚度、阻尼的单自由度生物力学模型,确定了行人模型各个参数与步行频率及人体本身质量的拟合表达式。以甘肃科技馆某两层悬挑的钢筋桁架楼承板为工程背景,采用ANSYS有限元软件仿真模拟结构在人行荷载作用下的振动响应,对比分析表明：考虑行人-结构相互作用后,其加速度响应要降低至少10.59%。针对结构最大加速度响应超过舒适度指标限值的情况,分别以单个调谐质量阻尼器和新型3-DOF调谐质量阻尼器对结构的振动响应进行控制,均取得了较好的减振效果,且采用阻尼比较小的3-DOF调谐质量阻尼器效果更好。     

基于虚拟激励法的框架-摇摆刚架结构体系的动力可靠度研究

针对框架结构的受力特点,采用增设摇摆刚架的抗震设计方法。以某6层框架结构作为研究对象,建立结构体系的计算模型,并将状态空间与虚拟激励法相结合,求解结构的平稳随机响应;以所得随机响应计算框架-摇摆刚架体系的动力可靠度,探讨了多遇地震作用下不同刚度比的摇摆刚架对结构体系动力可靠度的影响。结果表明：通过增设不同刚度比的摇摆钢框架,可以有效降低结构体系各层及整体结构的条件失效概率,为工程设计和研究提供一些参考。     

结构振动控制系统模拟电路的设计与仿真

采用模拟电路对结构振动控制系统进行仿真分析,将结构振动控制系统的结构动力参数的调整转换为模拟电路中电路元件参数的调节,为振动控制系统的研究与分析提供了较大的方便.针对建筑结构振动控制系统,详细介绍了模拟电路的设计方法,并结合一个具体算例构建其模拟电路进行仿真分析,体现了该方法的简便性.采用经典的Newmark-β数值算...     

行人-结构竖向动力耦合效应试验研究

对于轻质大跨度钢桥结构,行人-结构之间的相互作用会使结构动力特性和行人荷载特性发生改变。为此,针对行人-结构竖向动力耦合效应对结构动力参数和行人荷载动载因子的影响进行试验研究。通过测试行人在8种不同步行频率下行走时结构的动力响应,得到60人次554组有效加速度响应时程,进行运行模态分析;利用无线六轴蓝牙加速度传感器,分别在刚性地面和柔性桥面上开展了3种不同步行频率下行走激励的动力特性试验,得到了60人次1200条有效加速度时程,并对其进行傅里叶变换。结果表明：考虑行人-结构竖向动力耦合效应,人行桥自振频率略有减小,阻尼比显著增加,且随着同步行走人数的增加,结构频率及阻尼比变化率逐渐减小。由于桥梁自振力的存在,行人荷载作用于刚性地面上的动载因子(dynamic load factor,DLF)大于柔性地面上的,试验结果表明,相较于刚性地面,行人在柔性桥面上行走时的第一阶动载因子减小14.7%。给出了刚性地面和柔性桥面前四阶行人荷载动载因子拟合公式,其可为柔性结构下考虑行人 结构相互作用的生物力模型的建立提供参考。     

基础隔震结构抗连续倒塌设计方法研究

在极端偶然荷载作用下,极有可能发生因局部构件失效而引起的整体结构破坏甚至倒塌,具有特殊构造形式的隔震结构则需要专门设计来应对此类风险。应用SeismoStruct软件建立基础隔震结构有限元模型,通过改变上部结构抗震构造,隔震层梁、板尺寸,以及隔震支座型号等关键参数,对比分析了相应剩余结构的抗连续倒塌性能,探讨了隔震结构关键参数对抗倒塌性能的影响以及隔震结构抗连续倒塌设计方法。结果表明:水平向减震系数可降低一度分档,同时又有抗连续倒塌设计需求的隔震结构,建议上部结构抗震构造措施保持不降低处理;改变隔震层梁、板的尺寸均能一定程度影响剩余结构响应,但隔震层梁尺寸变化所产生的影响更为显著;橡胶隔震支座型号的变化对隔震结构抗连续倒塌的影响极为有限。     

考虑二阶效应串联隔震体系的塑性变形分析

随着基础隔震技术研究的不断深入及其在我国汶川大地震中表现出的良好的减震效果,使得隔震技术在我国地震区灾后重建工程和邻近地区的新建工程中大面积开展应用。然而,实际的工程中,有关隔震结构体系仍有不少特殊的力学问题有待解决,特别是橡胶隔震支座与地下室悬臂柱组成的串联体系的塑性变形和稳定性问题,一直是工程界关注的焦点。针对这一问题,本文对不同轴力作用下串联体系塑性变形能力问题进行了研究。在考虑弯剪二阶效应下对串联隔震体系变形特性进行了理论推导,同时应用有限元分析软件ANSYS对给定的串联隔震体系在8种荷载工况下进行了模拟分析。结果表明,弯剪二阶效应对于串联隔震体系的内力影响是明显的,随着轴力的增加,串联隔震体系塑性变形能力下降。