桁架结构随机地震响应分析

本文将地震作为随机过程,用随机振动的方法,对空间桁架结构的系统响应函数和在三向随机地震激励下的响应以及地震功率谱分量间的相关性等进行了分析和推导,编制了桁架结构随机地震响应分析程序,并对一实际结构进行了计算。本文的分析方法对于处理其它弹性结构在其它平稳随机过程下的响应亦是适用的。     

中国木结构古建筑的概念设计思想

依据现有的工程设计及抗震理念,对木结构古建筑中所蕴含的概念设计思想进行了分析.结果表明:结构的平面布局具有规则性、对称性及均匀性,可减小因体型不规则而产生的不利扭转效应;竖向结构布置对高宽比做了限制,使结构具有良好的抗倾覆性;柱与础石的平置浮搁式连接、铺作层的设置以及节点的榫卯连接方式共同构成了一个具有多重隔震、减震结构层次的木构架结构体系;柱架系统中柱列生起、侧脚的构造作法以及柱间斜撑的设置,提高了结构的整体性、稳定性和抗震能力;抬梁式屋架系统为"替力梁架",在相同荷载、相同跨度情况下可大大减小截面尺寸,是对结构受力及选材的综合考虑.     

结构的非线性随机地震响应分析

提出了一种基于广义高斯分布的结构非线性随机地震响应分析方法,该方法采用广义高斯分布来预测结构非线性随机地震响应的边缘分布,采用Nataf分布预测结构非线性随机地震响应的联合分布,而预测模型的参数由非线性响应的一阶和二阶绝对矩来估计。采用发展的方法,分析了Kanai-Tajimi地面运动加速度作用下六层剪切型框架结构的非线性随机响应,分析结果表明该方法具有较高的数值精度和计算效率。     

大跨度斜拉桥的随机地震响应分析

基于经典结构动力学公式推导出位移时程反应方程,采用有限元软件Ansys建立某斜拉桥空间有限元模型,分析其在地震作用下的位移响应。结果表明:在多维随机地震激励下,竖向激励使桥梁纵向位移明显减小,但对竖向位移没有影响,斜拉桥设计时需要考虑多维地震激励下的响应。     

中国古建筑木结构发展的历史原因

不同时代、不同民族风格、不同文化背景的建筑,既是历代劳动人民创造智慧的记录,又是历史沧桑的见证,是全人类共同的文化遗产,中国古建筑木结构是经过选择和考验而建立起来的技术标准.     

多支座大跨度结构随机地震响应分析

首先用有限元离散实际的多支座支承的大跨度结构,在对其响应分析时考虑了相干性损失和相位差。同时在频域里推导了位移和内力响应的功率谱矩阵表达式,这些表达式可以直接应用于工程实际。最后通过计算一受多支座支承的大跨度结构的内力功率谱,得出了一些有益的结论。     

穿斗木结构房屋地震响应分析与构造技术研究

穿斗木结构是我国西南农村地区较常见的房屋结构类型.以一种典型穿斗木结构房屋为研究对象,采用ANSYS有限元软件建立结构整体模型,分析其静力反应、动力特性以及不同强度地震下的响应特性.研究结果表明:该类结构平动第二周期与扭转第一周期较为接近,有可能发生平扭耦联现象;不同强度地震下,加速度响应均在柱底最大,越往上越小,而位移响应均在柱顶最大,越往下越小;结构中的榫卯属于抗震有利部件,能够吸收和耗散地震能量,使结构顶部加速度响应较小,但由于节点的半刚性特点及纵向刚度较小,使结构整体性较差,造成顶部位移响应较大;基于有限元分析结论与实际施工特点,提出在中柱间设置剪刀撑,在梁下设置枋,加强檩条、柱、梁之间的连接,加强围护墙体与构件的连接等措施来提高穿斗木结构房屋的抗震性能.     

木结构古建筑抗震性能参数分析

不同构造形式及其参数取值对木结构古建筑的动力特性及抗震性能有直接影响,因此研究参数变化对结构动力性能的影响规律,对于木结构古建筑的修缮与加固保护具有重要的指导意义。基于宋代《营造法式》制作了某单层单开间殿堂式木结构模型,建立了考虑柱础滑移隔震、榫卯半刚性连接及斗栱减震性能的空间杆系有限元模型,并与单向水平地震激励下的振动台试验进行了对比;通过参数分析探索了木结构斗栱、榫卯及屋盖等不同构造方式及相应结构参数取值的改变对其抗震性能的影响。结果表明:随着斗栱刚度的增大,整体结构的自振频率收敛于上限2.08 Hz,且其耗能减震作用逐渐变弱;随着榫卯节点的刚度逐渐变大,整体结构的自振频率收敛于上限3.26 Hz,柱脚的滑移量会随之增大而柱架侧移却随之减小,而榫卯节点刚度的减小在减少柱脚滑移量的同时会使得柱架的侧移变形大大增加,榫卯节点的刚度变化对结构自振频率的影响程度大于斗栱刚度;屋盖质量的增加会降低结构的自振频率,增大斗栱的水平变形,提高整体结构的抗震能力。     

基于Gaussian Copula的木结构古建筑多准则地震易损性分析

为了解决木结构古建筑不同失效模式之间相关性的问题,基于Copula函数提出考虑结构不同失效模式之间相关性的木结构古建筑地震易损性分析方法.以一座中国明代古建筑为研究对象,首先,根据该建筑的结构特性和相关历史震害资料,选取层间位移角和榫卯节点转角作为地震需求参数.运用Ansys对其进行增量动力分析,建立结构在不同失效模式下的地震易损性曲线.其次,通过建立样本数据的二维频率直方图来选取适宜的Copula函数,进而获得考虑不同失效模式相关性的综合易损性曲线.再次,运用一阶界限法建立结构的易损性曲线.结果表明:基于Copula函数得到的结构易损性大于任何一个失效模式下的结构易损性;其计算结果,小于一阶界限法的上界,略大于一阶界限法的下界.     

体育场挑篷结构多维地震随机响应分析

运用了多维虚拟激励随机振动分析方法,详细介绍了多维地震动随机模型的确定及其相关参数的选取.对济南奥林匹克中心体育场看台这一具有代表性的体育场挑篷结构进行了多维地震随机响应分析,给出了均值响应和峰值响应的评估方法,比较了挑篷结构在单向和多向地震动输入下的关键节点位移反应,计算结果表明,多维地震动会明显加大结构的响应.将虚拟激励法的计算结果与时程法的进行比较,两者的计算结果吻合较好.多维虚拟激励法作为一种高效的随机振动分析方法,为对大型体育场挑篷这类结构进行多维地震随机振动分析提供了有效的途径.     

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。     

非一致随机地震激励下综合管廊响应分析

地震动具有强烈的随机性,因此考虑随机地震动输入对地下综合管廊进行分析可以更全面地反映结构响应的规律。该文在确定性分析的基础上,将基于物理的随机地震动模型与合成多点地震动的谱表现方法相结合,合成了多点随机地震动模型,而后利用概率密度演化方法,计算了地下综合管廊在多点随机地震动作用下的随机反应,发现结构响应的概率密度曲线随着时间发生明显的演化。从而为基于可靠度的设计提供了基础。     

古建筑木结构燕尾榫节点刚度分析

通过对典型燕尾榫榫卯连接的模型低周反复荷载试验,研究了榫卯半刚性连接特性和刚度退化规律.试验得出榫卯连接的弯矩一转角滞回曲线及骨架曲线,并拟合出了弯矩一转角的关系方程和榫卯接节点恢复力模型,由实验结果给出了木结构榫卯连接刚度的非线性变化.研究结果为古建筑的抗震性能研究和修缮加固提供了理论基础.     

古建筑木结构的承载及抗震机理

从古建筑木结构的材料劣化损伤、材性衰退、柱脚节点、榫卯节点缝隙与性能、斗栱性能与构架性能等几个方面探讨古建筑木结构的承载机理。从宏观和微观尺度分析古建木构材料性能,建立构件层次的古木材性时变模型;提出木柱摇摆-抬升的力学模型及精细化分析方法;建立榫卯节点缝隙概率分布模型,构建榫卯节点模型及分析方法;分析单朵斗栱力学性能及斗栱层的协同作用;通过摇摆木构架的试验和理论分析总结节点摩擦耗能、重屋盖高位储能、构架长周期摇摆释能的综合抗震机理。     

山地古建筑木结构抗震性能研究评述

山地古建筑木结构是中国古建筑的重要组成部分,因其柱底不等高约束而与平地古建筑木结构存在建筑布局、结构特点和抗震性能等方面的差异。近年的古建筑震害调查表明：高烈度区山地古建筑木结构的破坏程度一般重于平地古建筑木结构。为更好地保护山地古建筑木结构,阐述了山地古建筑木结构的基本概念,总结了山地古建筑木结构的建筑特点、结构形式和结构特点,根据多次古建筑震害调查结果,分析了山地古建筑木结构的基础破坏、柱脚滑移、榫卯破坏、柱架扭转、屋面破坏和构架垮塌等典型震害特征及其震害原因,并指出其与平地古建筑震害的异同,从动力特性、分析模型、抗震机理、破坏模式和加固方法等方面阐明了山地古建筑木结构抗震研究的关键科学问题,为后续抗震性能研究指明思路和方向。     

中国古建筑动力特性及地震反应

以故宫英华殿为例,引入了反应中国古代木结构榫卯连接的半刚性单元,并将斗简化为三向减震弹簧,建立了有限元模型.通过动力分析,得到了英华殿的前10阶自振周期及振型;通过输入三向天津波进行地震时程响应分析,得到了英华殿跨中部位屋顶节点、柱顶节点及柱根单元的地震响应曲线,并对比分析了榫卯连接、斗及侧脚等构造对地震反应的影响.研究表明:英华殿的基频较低,在x向振动以第一振型为主,在y向振动以第二振型为主,在地震作用下屋顶的加速度响应要小于柱顶,榫卯连接、斗及侧脚等构造措施均有利于减小结构的地震响应.     

碳纤维布加固古建筑木结构基于结构潜能和能量耗散地震破坏评估

为了评估古建筑木结构加固后的抗震性能以及研究加固结构在各工况地震作用下的破坏过程及对应的破坏状态,基于碳纤维布加固燕尾榫柱架和枓栱铺作层低周反复荷载作用下的滞回特性和能量耗散原理,计算了两耗能元件在低周反复荷载作用下的“抵抗破坏潜能”;借助碳纤维布加固古建筑木结构振动台试验,计算了各工况地震作用下每一耗能元件所耗散的能量,基于构件的“抵抗破坏潜能”和各工况下的地震耗能建立了耗能元件在不同地震作用下的地震破坏评估模型,并借助能量分配系数找出了各耗能元件破坏状态与整体加固结构破坏状态之间的关系,建立了整体加固结构在不同地震作用下的破坏评估模型。应用该地震破坏评估模型,定量计算了碳纤维布加固燕尾榫柱架和枓栱铺作层、整体加固结构在各工况地震作用下的破坏系数,并基于破坏程度,得出了整体加固结构不同破坏系数对应的结构不同震害等级。研究结果可为碳纤维布加固古建筑木结构的震前破坏预测和震后加固古建筑木结构的保护再修复提供可靠的理论依据。     

砌体结构基础隔震随机地震响应分析的复模态法

运用随机振动的时域复模态分析方法，对砌体结构房屋基础隔震体系在平稳随机地震激励情形下的响应进行了分析，得出隔震结构体系的地震反应统计特征。     

非线性两自由度系统对非平稳随机地震激励的响应分析

非线性工程结构对地震激励的动力响应的预测具有明显的实际意义.为了解决这类非线性,非平稳的问题,本文提出一种求解两自由度非线性系统对非平稳地震激励的响应的近似方法.     

古建筑木结构透榫节点特性试验分析

通过透榫节点柱架模型的低周反复荷载试验.得出了透榫节点的弯矩-转角滞回曲线、骨架曲线、节点回复力模型.根据试验数据.分析了透榫节点的半刚性连接特性和刚度退化规律.研究结果为古建筑的抗震性能研究和修缮加固工作提供了参考依据.