基于小生境遗传算法的设计地震动反应谱标定方法

基于小生境遗传算法,提出了新的设计地震动反应谱标定方法,给出了反应谱标定的验证方法。设计地震动反应谱特征参数包括地震动峰值、第一拐点周期、第二拐点周期(特征周期)、平台高度值及衰减指数等,其标定属于多参数优化问题。利用小生境遗传算法具有多参数的全局寻优能力,提出了以平均标准差最小为目标的地震动反应谱标定模型。拟合给定特征参数的设计地震动反应谱,对比分析标定的特征参数与给定的特征参数,要求两者之间的误差小于给定的精度,以此作为新的验证方法。以某一场地计算反应谱作为算例,采用所提出的模型对其进行了标定。通过验证结果和工程算例,证明了所提出的地震动反应谱标定方法的有效性。     

地震动反应谱向功率谱转换的不同方法比较

利用孙景江迭代法将抗震设计规范中的设计反应谱转换成功率谱,然后,再用近似转化公式将目标反应谱转化成功率谱,和迭代法转化成的功率谱进行比较。分析表明,采用迭代法求得的功率谱其精度要比采用近似转化公式好,但近似转化公式在高频段的精度也能满足计算要求。     

软土场地概率地震反应谱的研究

目前反应谱都是以平均谱值作为设防水准,无法明确设防水准上的概率水平．选取软土场地上的368条地震记录进行分析,建立了关于周期、变化区间和分布概率的三维分布概率图,发现各条地震反应谱值与平均谱值的比值难以集中在1附近．．说明平均谱值反应谱不能体现统一的设防水准．因此建立了三维的累积概率分布图,求得不同概率保证率下的反应谱．最后还拟合出规定设防水准的反应谱和周期之间的关系表达式．     

基于汶川地震记录及遗传算法的加速度设计反应谱

现行加速度反应谱的长周期段太短且其取值出现需要抬高和降低两种大相径庭的研究结论;反应谱的特征周期(T_g)与动力放大系数(b)取值也存在争议。该文从中国国家强震动台网中心（CSMNC）数据库中筛选汶川地震主震记录421条,根据地面运动峰值加速度、场地和地震分组对地震记录进行分类,计算常规地震记录与长周期地震动记录的反应谱,与规范反应谱对比。同时,基于遗传算法和a_max-T_g四阶段拟合模型,利用得到的地震记录进行设计反应谱拟合,并对设计反应谱拟合模型的各种参数进行标定和校验,对规范设计谱的主要特征参数给出修正建议。研究结果表明：常规地震动计算得到的反应谱长周期段的值比规范设计反应谱要低,而长周期地震动反应谱的长周期段的值比规范设计谱要高,揭示了两种不同研究结论的根源;拟合得到的加速度设计谱与实际反应谱吻合程度要好于规范设计谱;说明了补充长周期地震动设计反应谱的必要性,为规范设计反应谱的修订提供参考。      

斜靠式拱桥动力特性与地震反应分析

对于复杂桥梁,要同时采用振型分解反应谱法和时程分析法求解地震作用。按照场地类型和结构基本周期,将桥梁标准反应谱在周期上分成10段,由地震波生成反应谱,在结构基本周期所在频段上最接近标准谱的时程曲线作为外加激励时程,这样求得时程最大值接近反应谱计算值,而时程曲线要满足一定的时间长度和相关性要求。     

中硬场地概率反应谱研究

现代反应谱是以平均值作为设防水准的,但缺乏统一的概率保证,需要从概率意义上研究反应谱。搜集了中硬场地上反映最新地震活动情况的205条地震记录,建立了不同区间—周期下的三维分布概率图,发现概率图中反应谱与均值谱的比值难以集中在平均值附近,以均值确认反应谱的设防水准是不合理的。因此,建立了三维累计概率图,求得不同概率保证率下的反应谱;最后拟合8度设防水准下,不同概率保证的地震影响系数和周期之间的函数关系式。     

长周期地震动参数拟合研究

对集集地震长周期地震动的选取标准和长周期地震动设计反应谱形状进行了分析,从场地分类和记录分组方面进行了论述,提出了用遗传算法解决拟合过程参数太多的方法,解决了长周期地震设计反应谱拟合过程中参数太多的问题。     

拟壳法分析双曲率网状扁壳的竖向地震响应

本文利用粗壳法研完了双曲率网状扁壳的动力问题，以两个双重级数为函数，求得了四边简支边界条件下双曲率网状扁壳固有频率的计算公式。在考虑阻尼力的情况下，求得了双曲丰网状扁壳竖向地震响应的解，并且计算公式中的系数可从《建筑抗震设计规范(GBJll-89)》规定的设计反应谱求得，本方法计算简便，电算手算均可。     

大跨度钢混组合桥梁结构地震响应分析

某在建的公铁两用斜拉桥为双塔三索面漂浮体系,建立了该桥的动力计算模型,并获得了此桥的动力特性。在求得了该桥的等效阻尼比,并对反应谱进行了长周期段和阻尼影响修正的前提下,进行了该漂浮体系钢-混凝土组合结构斜拉桥的地震反应谱响应分析。分析结果表明,对于钢-混凝土组合结构,必须求出其整体结构的等效阻尼比,以此阻尼比为依据,对反应谱进行阻尼影响的修正,同时应考虑反应谱长周期段取值对长周期结构地震反应谱响应的影响。     

拟夹层板法分析正交正放类网架结构的竖向地震响应

本文利用拟夹层板法研究了正交正放类网架结构的动力问题.以两个双重级数为试函数,导出了四边简支边界条件下网架结构固有频率的精确解.在考虑阻尼力的情况下,求得了网架结构竖向地震响应解,并且计算公式中的系数可从《建筑抗震设计规范(GBJ11—89)》规定的设计反应谱求得.算例表明,本方法计算简便并具有一定的精度.     

大跨度空间结构抗震分析反应谱理论求解的快速算法

振型分解反应谱法已成为各国抗震规范中最为成熟的结构地震反应分析方法．当采用反应谱法进行大跨度空间结构抗震分析时，按照规范的规定，在进行反应谱计算时应首先形成相对于各阶振型的等效节点荷载右端项，然后求解相对于各阶振型的地震反应位移解．应用本的快速算法，可以直接写出相对于各阶振型的地震反应位移解，节省计算求解时间，同时也避免了求解过程中产生的计算精度误差．本从理论上证明了快速算法与规范方法的等价性，并用例题加以证实．     

联塔分幅斜拉桥抗震性能评价

采用反应谱法对一座四索面联塔分幅斜拉桥进行了抗震性能评价。首先,对比研究了主塔墩底在假定固结和考虑桩土共同工作这两种边界约束处理方式下的动力特性。然后,按照两种超越概率对有桩模型进行了反应谱分析。讨论了两种振型组合方法和三组振型数的情况下结构地震响应的最大值。计算结果表明,桥梁结构的抗震性能满足要求,抗震结构体系采用半飘浮和阻尼器体系是合适的。     

膜结构的多目标形态优化

根据膜结构的力学特点,建立膜结构的多目标形态优化模型,确定"刚度最大"、"受荷后应力分布最均匀"和"支座反力最小"为优化目标,并明确各目标的数学表达形式;重点比较用于描述刚度的三种表达形式(应变能、最大位移和平均位移)在力学概念及优化结果上的区别;通过加权系数法将多目标优化问题转化为单目标问题,并采用遗传算法进行求解;最后,给出相关算例对上述理论和方法进行验证.研究结果表明:膜结构形态优化模型是有效的、实用的;采用不同的刚度描述指标对优化结果影响很大,其中,应变能最能反映膜结构刚度的本质,优化结果也更为合理;结合加权系数法和遗传算法,可以获得各项力学性能均较为理想的优化结果.     

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%。     

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。     

下刚上柔多层砌体房屋地震力的一种简便算法

对多层砌体房屋顶层空旷少墙时进行抗震计算 ,底部剪力法是不适用的 ,振型分解反应谱法又比较复杂。现提出下刚上柔多层砌体房屋地震作用的一种简化算法 ,实际上是地震作用最大值的一种实用算法。     

弹性与弹塑性动力时程分析方法中若干问题探讨

依据大量实际工程弹性、弹塑性动力时程分析经验,结合实际工程应用,探讨了弹性、弹塑性动力时程分析方法中的一些基本问题。针对性地分析了动力时程分析方法中地震波的离散性;地震波如何与反应谱曲线在统计意义上相符;人工模拟地震波方法及其工程应用;弹性、弹塑性时程分析法选取地震波的基本原则;弹性时程分析法地震波的选取数量;如何将反应谱分析结果与时程分析结果取较大值等方面的问题。通过大量的算例分析可以看出,正确地应用弹性、弹塑性动力时程分析方法需要从多个方面进行准确理解和把握,教条地应用很难发挥弹性、弹塑性动力时程分析应有的作用。     

留数定理在多维多点反应谱法耦合系数求解中的应用

为解决目前多维多点反应谱法研究中耦合系数积分求解繁琐的问题,基于留数定理提出了一种高效的解析求解方法。该解析求解公式不仅可以考虑行波效应,还可以同时考虑动力与拟静力的耦合、相干效应和方向交叉项等多种耦合效应。将考虑多种效应的耦合系数求解公式转化为解析的形式,不仅其计算结果等价,而且计算效率是积分法的100倍以上,进一步凸显了在多维多点求解问题中反应谱法相较于时程分析法的应用优势,并且使多维多点反应谱法应用于现行结构设计软件变为了可能。基于现行规范的模型假设,提出两种简化算法,使效率优势得到进一步提高。利用多维多点反应谱法,对某高铁站房的工程实例进行计算,并同时程分析法的结果进行对比。两种方法所得结果基本吻合,验证了反应谱法的合理性,且多维多点反应谱法的求解效率远高于多维多点时程分析法的。     

下穿高速双孔并行隧道可靠度分析

针对地下结构可靠度分析中功能函数不能显示表达的特点,提出基于三维有限元的可靠度分析方法。以下穿高速双孔并行隧道为例,根据三维有限元计算结果,分别以DP2与DP3准则作为塑性屈服的判定准则,采用遗传算法选取样本点构建二次响应面模型,通过对Monte Carlo法,基于BP神经网络的Monte Carlo法,中心点法,JC法和遗传算法得出的可靠度指标的比较分析,得出遗传算法的运用可显著提高响应面模型的逼近精度,中心点法计算出的可靠度指标误差较大,Monte Carlo法、BP-Monte Carlo法、JC法及遗传算法求得的可靠度指标精度相近,JC法因操作简便、计算精度高可广泛用于地下结构的可靠度分析。基于遗传算法选取的样本点构建响应面模型,以JC法计算地下结构的可靠度分布,得出在公路线荷载作用下,衬砌上下两侧向内变形,上下两侧围岩应力释放多,可靠度相应增大;衬砌左右两侧向外变形,左右两侧围岩应力增大,可靠度相应减小;并行隧道的相互影响导致邻近另一隧道侧的衬砌可靠度较小。     

安装磁摩擦耗能装置的结构抗震设计

摩擦耗能装置是一种有效的被动耗能装置,可以有效地减小结构在地震、风荷载等作用下的反应。本文提出了安装磁摩擦耗能装置的抗震设计方法,首先采用振型分解反应谱法计算安装磁摩擦控制装置的结构地震反应,在振型分解反应谱法的计算过程中,为了与现行建筑抗震设计规范接轨,从能量的角度计算安装磁摩擦耗能装置提供给结构附加的阻尼,采用迭代方法直接改变结构的阻尼比计算结构地震力,进而求得结构的地震反应;其次采用时程分析法校准结构的地震反应;最后用示例说明了这种方法的有效性。