附加阻尼的悬挂式巨型框架复合支撑体系地震响应分析

将悬挂式巨型框架结构简化为质点系模型后,利用SAP2000软件静力弹塑性分析模块计算各层主、子结构的抗侧刚度,并讨论其简化质点系模型的合理性。在此基础上,提出一种附加阻尼的悬挂式巨型框架复合支撑体系,选取三条地震波,利用自编程序进行地震响应弹塑性时程分析。计算结果表明：随着抗侧刚度的增加,体系由阻尼消耗的地震能量增加,而变形耗能减少。附加阻尼的预应力复合支撑体系,在减小体系各层水平位移的同时,有效地减小主、子结构间的相对位移,能够避免主、子结构的碰撞,对主结构起到保护作用。     

平面与空间钢框架结构的简化柱梁模型

根据钢框架结构的受力特点,提出了平面简化柱梁模型、双重体系简化柱梁模型和空间简化柱梁模型。它们不但能考虑结构的空间作用、材料非线性和几何非线性等因素影响,还能考虑钢框架结构梁柱的强度比和刚度比、节点域变形、柱附加轴力引起的弯曲变形、梁间塑性铰和双重体系间转角的不协调性对地震响应的影响。简化柱梁模型能够对高层平面钢框架结构和空间结构进行有效的简化,并进行了钢框架的二阶弹塑性动力分析。     

巨型框架多功能减振结构的有限元计算方法

巨型框架多功能减振结构的结构复杂、规模庞大,并且它是由具有不同阻尼特性的材料组成的。因此,采用有限元方法进行计算时面临着一系列问题需要解决。针对巨型框架多功能减振结构的受力特性,给出了巨型框架多功能减振结构的三维简化计算模型,大大缩减了计算自由度。由于隔震橡胶垫的变形主要是水平剪切变形,因此,将隔震橡胶垫看做具有阻尼特性的三维弹性或弹塑性铰,并提出了隔震橡胶垫单元的三维单元模型。由于巨型框架多功能减振结构的非经典阻尼特性,可以采用子结构技术对巨型框架多功能减振结构进行有限元建模、计算。     

高层建筑结构之非线性地震响应分析

将高层建筑结构近似地等效成非线性弹性支承梁，以悬臂梁，柱之本征函数作为Ｒｉｔｚ矢量，用能量法推导出结构的运动方程，其自由度数及计算量均比用有限元法时大为减小，用本文的方法可以计算具弹塑性铰或弹塑性耗能器之剪切墙及框架式高层建筑结构，计算结果表明，采用非线性耗能器并引起高阻尼，可以显著地降低结构之地震响应。     

考虑楼层刚度的新型消能伸臂结构动力特性研究

新型消能伸臂结构将伸臂与外框架柱节点断开并垂直连接黏滞阻尼器后利用两者之间的相对变形能获得较大能量耗散，已应用于越来越多的超高层建筑中。基于考虑普通楼层刚度提出新型消能伸臂结构简化等效模型并与ETABS计算结果进行对比，在此基础上分析楼层刚度、楼层数量及楼层梁跨度比等对整体结构主振型阻尼比、频率、最优阻尼系数等影响规律。结果表明：简化等效模型与ETABS计算结果吻合较好，附加阻尼比最大误差为13%;考虑楼层刚度后消能伸臂结构主振型附加阻尼比减小、频率增大；随着楼层梁刚度减小，附加阻尼比增大，最优阻尼比伸臂位置上移，最优阻尼系数增大；利用能量法提出的等效公式能反映楼层刚度对消能伸臂结构的动力特性影响并能简化分析过程，为新型消能伸臂结构的进一步工程应用提供了理论依据。     

超高层建筑空间巨型框架自由振动计算的新方法

该文是在前一个简化计算模型的基础上(即将空间巨型框架简化为巨型柱和弹性地基上的巨型梁的组合,二级框架柱考虑其轴向变形作为巨型梁的Winkler弹性地基,按空间刚架进行刚度分析,建筑物的质量集中于巨型梁的楼层,按空间杆系-层模型进行振动计算),进一步将巨型框架柱考虑为剪切型弹性地基上的巨型柱(二级框架梁、柱考虑其弯曲变形作为巨型柱的剪切型弹性地基),使简化振动模型更为合理,极大地提高了计算的精确度,为超高层建筑空间巨型框架的振动分析提供一个合理可行的算法。     

超高层建筑空间巨型框架的稳定计算

对超高层建筑空间巨型框架的稳定计算提出了一个新的简化计算模型,将空间巨型框架简化为巨型柱和弹性地基上的巨型梁的组合,二级框架柱考虑其轴向变形作为巨型梁的弹性地基,按空间刚架进行稳定计算。由算例的计算结果来看,简化模型及其分析方法是合理的,为超高层建筑空间巨型框架结构的整体稳定计算提供了一个合理可行的简化计算方法。     

两种新型的弹性地基梁单元及其在超高层建筑结构简化分析中的应用

将超高层建筑空间巨型框架的巨型柱和梁分别简化成剪切型弹性地基梁和广义Winkler弹性地基梁单元,导出其单元刚度矩阵后,再按空间刚架分析计算,得到一种简化分析方法。简化巨型框架柱时,考虑与其相连的二级框架梁、柱的弯曲刚度,并将其作为巨型柱的剪切型弹性地基,构造出剪切型巨型弹性地基梁单元;简化巨型框架梁时,只考虑与其相连的二级框架柱的轴向刚度,并将其作为巨型梁的Winkler弹性地基,构造出广义Winkler巨型弹性地基梁单元。算例表明:简化计算的模型不仅是合理的、有效的,而且其计算结果的精度几乎与精确解有同级的精度。     

基于能量法的调谐黏性质量阻尼器地震响应预测式研究

建立附加调谐黏性质量阻尼器的多层钢框架结构,简要分析其力学模型。建立能量平衡方程,并给出主结构弹性振动能、阻尼器弹性振动能、阻尼器黏性阻尼耗能的表达式,推导出剪力系数和层间位移的预测式。提出质量阻尼能量分散系数和黏性阻尼能量分散系数的简化计算公式。利用时程分析法验证了预测式和简化计算公式的准确性。利用位移降低率和剪力降低率的不同线性组合得出不同使用要求下的阻尼器优化置放量。结果表明:(1)简化计算公式能够近似地计算能量分散系数;(2)本文的预测式包络时程分析法的结果,能够比较准确地预测结构的地震反应;(3)当采用优化分布规律,质量比为0.2,刚度比为0.8,阻尼器阻尼比为0.8时,各种使用要求下的减震效果最佳。     

含减振子结构的巨型框架结构减震分析

为了改善巨型框架结构体系的抗震性能,提出一种新型的结构体系-含减振子结构巨型框架结构。设计了一典型钢筋混凝土巨型框架结构,将一子框架转变为减振子结构形成含减振子结构的巨型框架结构,采用有限元软件针对该普通巨型框架结构及其减振结构建立了有限元模型并进行了地震弹性反应对比分析,研究了减振子结构和整体结构频率比以及隔震支座阻尼对减震效果的影响。研究结果表明:减振子结构具有显著的减震效果,对频率比有较好的鲁棒性;随着隔震支座阻尼系数增大减震效果逐渐增大,当其大于0.4后,减震效果增加不明显。这为进一步研究该结构体系的奠定了基础,也为该结构的实际工程应用提供了参考。     

不对称跨度下钢框架梁柱子结构抗倒塌性能分析

将子结构引入结构抗倒塌分析是评估结构抗倒塌性能的一种快速有效方法。采用备用荷载路径法,选择钢框架梁柱子结构作为研究对象,建立了分析梁柱子结构抗倒塌能力的理论计算模型,研究了梁柱子结构由梁抗倒塌机制向悬链线抗倒塌机制转换的过程及机理。根据梁柱子结构内力变化将整个抗倒塌过程划分为4个阶段,推导了不对称跨度情形下梁柱子结构在不同阶段的承载力及挠度变形计算公式,分析了梁柱子结构由抗弯向拉弯转化并最终主要依靠拉力抵抗外载的全过程,并通过数值算例验证了理论计算公式,满足工程计算的精度要求。     

不对称跨度下钢框架组合梁柱子结构抗倒塌能力分析

基于备用荷载路径法,在充分考虑楼板组合效应的基础上,以不等跨组合梁柱子结构为研究对象,提出了双跨组合梁在集中荷载作用下的显式简化模型,详细推导了其在连续倒塌过程中5个不同性态阶段(弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段、过渡阶段及悬链线阶段)的承载力-位移相关计算公式,重点分析了组合梁柱子结构的抗连续倒塌机制。通过ABAQUS建立了相关数值分析模型,对理论公式进行了针对跨度比差异的数值模拟对比,结果表明理论公式对不对称跨度组合梁柱子结构连续倒塌分析具有良好的通用性和较高的计算精度。     

改进的混合界面子结构模态综合法在失谐叶盘结构模态分析中的应用

在保证精度的条件下,为了提高航空发动机模态分析的计算效率,针对传统混合界面子结构模态综合法由于综合后还可能存在计算量大的问题,提出一种改进的混合界面子结构模态综合法。该方法将综合后的模型进一步减缩,同时在减缩过程中引入位移和力的双协调条件,保证了计算的准确性。采用该方法建立了叶片-轮盘的组合结构的参数化模型,对各个子结构建立有限元模型并综合求其模态,与整体结构有限元法相比,计算时间缩短了23.86%~35.74%,模态偏差不大于0.57%,而传统法,其计算时间缩短了14.63%~29.20%,模态偏差不超过0.49%,可见,在相同的工作环境且保证精度的条件下,该方法计算效率比传统混合界面子结构模态综合法有显著提高,尤其是在高阶模态求解时,计算效率提高的更加明显,为下一步的振动响应及组合结构的动态特性研究奠定了基础。     

工程结构采用粘弹性阻尼器的反应谱设计理论研究

根据先前研究成果并结合抗震规范，给出了安装粘弹性阻尼器后结构的地震影响系数的修正计算公式：探讨规范反应谱分析阻尼结构的方法，分析了阻尼变化对位移、速度和加速度反应谱的影响，建立考虑阻尼影响的三种反应谱之间的关系，最后给出了粘弹性消能结构的减震设计方法。     

隔震高层结构的悬臂梁模型的地震反应研究

对底部隔震悬臂梁的地震等效作用和效应进行了研究。水平力作用下具有弯曲型侧移曲线的悬臂梁在动力特征上与高层结构接近,隔震悬臂梁可作为隔震高层结构的一种等效的简化模型。采用伯努利-欧拉梁理论推导出底部隔震悬臂梁的周期和振型,利用振型反应分解谱法分析隔震悬臂梁的地震效应,研究隔震前后各振型的等效地震作用的变化。研究发现隔震高层减振的主要原因在于调整了各振型对内力的贡献比例,延长了高阶振型的周期,从而降低高阶振型的影响,实现减振的目的;隔震对结构上部和底部作用也不同,且对剪力影响大于弯矩;隔震层刚度越弱,对高阶振型的抑制作用越明显,隔震后与隔震前1 阶振型的周期比大于1.4 可取得较好的隔震效果,规则的隔震高层结构可只采用2 个振型计算。     

剪切型金属阻尼器恢复力模型研究

剪切型金属阻尼器在新建工程及结构抗震加固工程中已得到了较广泛的应用,其恢复力模型是进行整体结构非线性地震反应分析的基础。为了更准确地描述剪切型金属阻尼器的剪力-变形滞回关系,提出了一种考虑性能退化的新型恢复力模型。通过独立参数控制恢复力模型,以考虑剪切型金属阻尼器在大变形下的强度退化、刚度退化、耗能能力退化等特征。根据所提模型,采用C++语言开发了能够用于剪切型金属阻尼器抗震分析的计算程序,并将其嵌入到结构通用分析软件OpenSees中。使用该模型对现有钢连梁和钢板剪力墙两类剪切型金属阻尼器进行了模拟。结果表明:该文建立的恢复力模型能较准确地模拟试验结果,能够反映剪切型金属阻尼器包括大变形阶段在内的整个变形阶段的滞回性能。该模型可用于安装了剪切型金属阻尼器的整体结构非线性地震反应分析。     

下部减震层间隔震结构振动台试验研究

层间隔震体系是基础隔震体系的发展与延伸,作为一种复杂结构体系,以往的研究仅限于探讨隔震层参数对地震响应及减震效果的影响,本文首次进行了下部结构附加黏滞阻尼器的层间隔震结构振动台试验研究。设计了1个四层的钢框架模型,首先进行了基础固接及1层顶隔震的振动台试验研究,其次,在1层顶隔震的基础上,在下部结构附加了黏滞阻尼器进行下部减震层间隔震结构的振动台试验研究,测定结构的加速度、层间位移及层剪力系数。试验结果表明,下部减震是在层间隔震基础上进一步提高隔震减震效果,降低结构地震响应行之有效的策略。本文还建立了层间隔震结构的有限元模型,将有限元分析结果与试验结果进行了对比。     

高层建筑顶部幕墙结构的风振控制研究

考虑主体结构与顶部幕墙结构的相互作用,采用主体结构层模型-顶部幕墙结构杆系模型分析结构的风效应和顶部幕墙的风振鞭梢效应,应用增设内置式粘弹性阻尼器支撑的控制方法来减小顶部幕墙的风振响应.通过对一栋42层的高层建筑的计算分析表明:采用内置式粘弹性阻尼器支撑后,大大地降低顶部幕墙结构的风振位移,为防止顶部玻璃幕墙的掉落增加可靠性.     

两相邻结构地震动响应被动优化控制的比较研究

探讨了运用被动的控制装置减轻相邻结构地震动响应的机理,比较了在不同的地震波作用下粘弹性阻尼器和流体阻尼器的减震效果。将两相邻结构简化为两单自由度体系,用Voigt模型模拟连接两相邻结构的粘弹性阻尼器,用Maxwell模型模拟连接两相邻结构的流体阻尼器,分别导出了在地面白噪声激励下主结构平均振动能量最小或两相邻结构总平均振动能量最小这两个控制目标下粘弹性阻尼器与流体阻尼器的优化参数的一般表达式。运用具有不同频谱特性的三类相邻结构在ElCentro1940NS,Kobe1995和唐山地震波作用下的数值结果比较了这两种被动阻尼器的减震效果,详细讨论了导致不同控制效果的原因。     

RC框架梁柱子结构抗连续倒塌性能不确定性分析

近年来,结构的抗连续倒塌问题在国内外引起了广泛关注.RC框架作为实际工程中最常见的结构形式被广泛研究.然而,已有RC框架梁柱子结构的连续倒塌性能相关研究多基于确定性分析且主要针对静力拆除构件工况.该文基于OpenSees分别建立了典型RC框架梁柱子结构的静力和动力连续倒塌分析有限元模型,通过试验对比验证了模型的准确性....