常摩擦TMD特性和简谐激励控制效果的研究

摩擦TMD用摩擦阻尼替代传统的粘滞阻尼,可有效降低成本,促进其推广应用,但摩擦阻尼的非线性给摩擦TMD分析和设计造成了一定的困难。本文首先对常摩擦单自由度系统的自由振动和强迫振动特点在时域和频域内进行了分析,然后从理论和试验两方面分析了常摩擦TMD在简谐激励下对单自由度主结构响应的控制效果。结果表明,常摩擦TMD系统存在停顿现象,参数设置合理,TMD能启动的情况下,其简谐激励控制效果令人满意。     

Biaxial and torsional response of inelastic structures under random excitation

Structures under strong motion earthquake excitation often go into the inelastic range, and the restoring force becomes nonlinear and hysteretic. Since only very rarely the excitation direction perfectly aligns with the structural orientation, the response is generally biaxial and torsional motion often becomes important for structures which have geometric of a random vibration method to predict the inelastic response including the biaxial interaction and torsional motion. A previously developed differential equation model for the restoring force and the equivalent linearization solution procedure are generalized for this purpose. The methods are tested using a single-story space-frame and a three-story space-frame with setbacks. Comparisons with Monte Carlo simulations are made and methods for improvement of the accuracy are suggested.     

冲击载荷作用下钢筋混凝土结构动力响应仿真及损伤机理

为了进一步考察钢筋混凝土在受到荷载冲击时的动态响应结果,以期为今后工程钢筋混凝土应用提供指导,借助于专业有限元分析软件,采用仿真模型进行研究,在改变冲击荷载能量(钢球速度和质量)以及钢筋混凝土性能参数(抗压强度和配筋率)条件下,考察钢筋混凝土柱的柱中水平位移。结果显示,钢筋混凝土受到不同载荷冲击时,柱中水平位移不同,并且配筋率和轴心抗压强度对会影响水平位移。结论:为了提高钢筋混凝土,可以适当提高混凝土抗压能力,但不宜超过50 MPa,配筋率为0.019时比较经济,并且要结合工程实际情况来优化。     

多点激励下弦支穹顶叠合拱结构的地震响应(英文)

目前拱支结构在大跨度空间结构领域得到广泛应用.弦支穹顶叠合拱结构作为一种典型的拱支结构形式,已被山东茌平体育馆所采用,跨度达到196m.本文基于多点激励下的地震响应时程分析,研究了大跨度弦支穹顶叠合拱结构的行波效应.分析结果显示:当地震波速分别为300m/s、800m/s、1200m/s时,相应的地震行波效应系数分别为10.30、4.78、3.56,由此可见,对于大跨度弦支穹顶叠合拱而言,其行波效应较为显著,建议设计时适当考虑.     

宽温域环境下黏弹性减震框架结构混合试验研究

为了研究温度对黏弹性减震框架结构动力响应的影响规律,对1个5层黏弹性减震框架结构在宽温域环境下进行了地震模拟混合试验.提出了求解黏弹性减震框架结构(子结构在不同楼层)的混合试验运动方程的方法.进行了一系列不同温度下黏弹性减震框架结构的混合试验,并对试验结果进行对比分析.研究结果表明:黏弹性阻尼器(VED)对结构动力响应...     

多次地震作用下高层建筑结构动力特性识别和响应分析

针对高层结构动力特性和动力响应的研究可为结构和非结构构件的抗震设计提供依据。为了排除结构形式、高度等对动力特性和响应分析的影响,选用遭遇多次地震的高层结构的结构响应作为数据集,分析结构动力特性在多次地震作用下的变化趋势,研究结构加速度响应的分布规律,分析结构加速度响应与地震动参数间的相关性。结果表明:随机子空间算法能够较为准确地通过强震记录识别结构的动力特性,且使用衰减段记录更易得到识别结果;结构1阶频率在历次地震中的变化可达9.66%,阻尼比的变化可达17.6%;楼面加速度放大系数与结构周期点处的反应谱值及地震动周期0.45 s及以上成分的相关性较大。     

材料阻尼对钢筋混凝土框架结构动力响应影响分析

介绍应力相关复阻尼模型求解结构动力响应的方法;并在时域内考虑阻尼是一个变量,采用应力相关复阻尼模型计算一个钢筋混凝土框架结构的动力响应和结构的材料阻尼值,按相同的阻尼比,采用黏性阻尼模型计算了同一个钢筋混凝土框架结构的响应,并将结果进行对比,分析两种不同的阻尼模型对结构动力响应的影响。结果表明,结构的材料阻尼值都表现出随应力增长而增大的特性,该特性有利于增加结构的耗能,且能有效抑制结构振动响应振幅;采用不同类型的阻尼对结构响应影响很大。     

爆炸荷载作用下钢结构的动力响应与破坏模式

采用对空气扩散有限制的典型爆炸超压模型,考虑应变速率和损伤累积效应对钢材的影响,应用ABAQUS有限元分析软件,对钢柱和平面钢框架在爆炸荷载作用下的动力响应和破坏模式进行了数值模拟和分析。结果表明:采用Johnson-Cook本构模型以及考虑损伤累积效应的失效准则,可以有效地模拟钢结构在爆炸荷载作用下的动力反应;降低柱顶集中荷载或者减小柱长度,可以有效地提高钢柱在爆炸荷载作用下的承载能力;在爆炸荷载作用下,钢柱产生不可恢复的塑性变形而丧失承载能力,是平面钢框架发生整体倒塌的主要原因。     

抛物线拱桥在移动荷载作用下的动力响应分析

建立抛物线双铰拱桥的强迫振动的运动微分方程,分析了拱桥在移动荷载作用下的横向振动问题,将运动微分方程解耦,得到拱桥在移动荷载作用下振动时的动力响应并加以分析,通过实例计算,得到了拱桥在移动荷载不同行驶速度时的动力挠度曲线,并进行了比较分析。     

爆炸荷载作用下地下锚喷支护结构动力响应数值分析

为了研究常规钻地炸弹在岩石中爆炸时对地下支护结构的影响,应用LS-DYNA有限元程序分析了地下防护工程锚喷支护结构在爆炸荷载作用下的动力响应.模型中考虑了锚杆对岩石的锚固作用,其中混凝土采用H-J-C模型,并考虑了应变率效应.与国内外经验公式的计算结果比较表明,该分析模型与方法是合理的,能据此进行爆炸荷载作用下地下结构的动力可靠性分析.     

竖向强震作用下密贴地铁地下交叉结构动力响应分析

研究密贴地铁地下交叉结构的地震反应特性,对地铁地下结构穿越工程的建设和安全运营有着重要的现实意义。利用 FLAC^3D 有限差分程序对北京地区典型密贴地铁地下交叉结构进行了地震响应的数值模拟分析,研究了竖向强震作用下地铁区间隧道密贴下穿地铁车站结构体系的地震反应特性,并与单一地铁车站的地震反应特性进行了比较,研究表明：密贴地铁车站交叉主体结构由于车站-隧道结构间的相互作用,较单一地铁车站主体结构竖向位移及受力具有明显的增减,并与输入地震动的特性有关,且各监测部位增减幅值基本一致;由于土体对地震动高频成份的显著滤波作用,因此高频丰富的汶川卧龙波作用下地铁车站主体结构竖向相对位移差–时程及应力差–时程明显小于低频丰富的阪神波作用下地铁车站主体结构竖向相对位移差–时程及应力差–时程;地铁车站主体结构竖向相对位移差 - 时程及应力差–时程对于输入地震动的峰值加速度不太敏感。     

单层球面网壳火灾爆炸动力响应

以K8型单层球面网壳为研究对象,考虑几何非线性和温度对材料性能的影响,完整模拟了单层球面网壳在发生火灾的不同阶段受到爆炸冲击作用时的动力性状。据B-R准则,通过爆炸峰值超压与结构动力特征响应之间的关系,可判定K8型单层球面网壳在不同火灾阶段,爆炸冲击作用下的动力稳定性临界峰值超压。分析了单层球面网壳的矢跨比、屋面荷载、约束布置等参数对其在不同火灾阶段的爆炸冲击动力稳定性的影响。研究表明:火灾对网壳结构在爆炸冲击作用下的动力稳定性有较大影响,当网壳杆件最高温度达500℃以上时,结构的抗爆能力明显降低。矢跨比、屋面质量、约束布置对网壳在火灾不同阶段的抗爆能力均有不同程度的影响。     

建筑玻璃在爆炸荷载下的动力响应特征

近年来世界各地恐怖爆炸事件时有发生,给人类及建筑物造成极大的威胁。在爆炸荷载下,建筑门窗及玻璃幕墙会受到不同程度的破坏,产生的玻璃碎片会对建筑物内的居民造成致命的伤害,因此建筑玻璃的抗爆设计成为目前研究人员关注的焦点。在目前严峻的反恐形势下,结合爆炸冲击波的传播特性,分析建筑玻璃在不同的冲击波情形下的动力响应特征,为建筑玻璃的防爆设计提供参考。     

Dynamic response of the high‐rise steel tridimensional parking structure for vertical impact excitation of the lifting system

For the vertical lifting high‐rise steel tridimensional parking structure, the vertical impact excitation resulting from the repeated acceleration and deceleration of the lifting system is analyzed and obtained according to the operational mode of lifting system. The dynamic model of the parking structure is established, and the structural dynamic response for vertical impact excitation of the lifting system is analyzed by the finite element software ANSYS (Ansys Inc., Cecil Township, Pa, USA). Influence of various factors, such as the lifting height of the lifting cage, structural damping, parking case, speedup mode and abnormal operation of the lifting system, on the structural dynamic response is investigated, and the corresponding suggestions on vibration reduction and rational speedup mode are given. Finally, the structural dynamic buckling caused by vertical impact excitation of the lifting system is discussed. The results indicate that the maximum structural vibration response occurs in the acceleration stage after start of the lifting system and depends on the velocity pattern. Additionally, the lifting height and structural damping have not remarkable influence on the maximum structural vibration response. It is suggested that the vehicles be parked in the garage from bottom to top symmetrically, and the abnormal speedup or stop of the lifting system should be avoided. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Fast response method for undamped structures

The conventional modal method in structural response analysis converges very slowly with respect to the number of natural modes. The convergent property is improved by using the condensed stiffness and mass matrices of the system. Thus, less natural modes are required and the difficulties of computing high natural modes are avoided. Undamped response due to deterministic and random excitations are discussed and numerical examples are given.     

简谐SH波作用下管桩的振动特性

在一维波动模型的基础上得到了简谐SH波作用下桩周土和桩芯土的位移。在三维轴对称的情况下,运用势函数和分离变量法求解了简谐水平集中荷载和SH波引起的管桩桩周土和桩芯土的振动问题,得到了桩周土和桩芯土的径向位移和环向位移。考虑管桩土动力相互作用和管桩土的连续性边界条件对简谐水平集中荷载和SH波作用下管桩的振动进行了研究,得到了管桩桩顶的动力放大因子。通过数值算例分析可知,简谐SH波作用下管桩存在共振现象;管桩管壁过薄宜导致桩基失稳;相同外径情况下采用管桩要比实芯桩的抗震性能更好。     

地下结构地震反应的主要特征及规律

目前,有关地下结构地震反应特征的一些重要的规律性认识仍然缺乏严格的理论推断或认识欠深入。文章基于地下结构地震反应的二维动力有限元数值分析模型,定量分析了场地土、结构以及土-结构体系的动力特性和土-结构柔度比对地下结构地震反应的影响。结果表明,对于地下结构而言,土-结构体系的动力特性主要受控于场地土的动力特性,地下结构地震反应主要取决于场地土的动力特性或基岩地震运动引起的场地土的体积惯性力和土-结构柔度比;结构顶底板水平最大相对位移、关键构件截面弯矩随着土-结构柔度比分别单调减小和增大,结构关键构件截面的剪力、轴力值和土-结构接触面的最大平均剪力系数随着土-结构柔度比的增大变化较复杂。     

大跨空间网格结构在多点输入下的弹塑性地震响应分析

采用时程分析法对大跨空间网格结构分别进行了多点和一致输入下的弹塑性地震响应分析,多点输入下的相干函数模型采用著名的R.S.H arichandran模型.对两种输入方式下的结构响应进行了对比,发现两者的塑性开展规律大体一致,但多点输入下进入塑性杆件的数量明显多于一致输入,同时塑性杆件分布更加均匀.     

大跨度张弦梁结构非线性地震响应及参数分析

张弦梁结构是由弦、撑杆和抗弯受压构件组合而成的新型结构体系,是通过在弦中施加预应力来改善抗弯受压构件受力性能的自平衡体系.张弦梁结构的垂跨比、矢跨比、撑杆数目、横索数目、弦的预应力和结构的整体倾角等参数对其受力都有一定的影响.而随着张弦梁结构的大量应用,对其地震作用研究也越来越重要.为此,本文应用大型有限元软件AN SY S对张弦梁结构的地震响应进行了空间非线性时程反应分析,详细讨论垂跨比、高跨比、撑杆数目、横索数目、弦的预应力和结构的整体倾角等参数以及行波效应对张弦梁结构地震响应的影响,以供工程设计参考.     

基于梁单元的钢-混凝土混合结构非线性地震响应分析

钢桁架-钢筋混凝土管柱混合结构质量和刚度沿竖向分布不均匀。基于组合梁单元和合理计算参数的钢筋混凝土管柱模型,准确模拟荷载-位移关系,较好地解决了ANSYS在进行结构分析时模拟钢筋混凝土管柱的难点;对原型结构和试验结构进行模态分析和非线性地震响应分析,并结合抗震试验结果,分析动力性状,研究地震作用下A型架顶部和桁架处位移、桁架悬挑端竖向挠度、悬挑端下弦杆内力、A型架下部小柱轴力等动力响应问题。分析表明,有限元分析效果良好,第一阶振型为扭转,抗扭问题须重视;用组合梁单元模拟管柱,保证地震响应计算中位移输出的准确性,计算最大位移和试验一致,但计算峰值滞后;地震作用下A型架整体弯矩使桁架悬挑杆件内力变化剧烈,悬挑端挠度变化幅度增大,最外侧小柱轴力增大。根据分析结果,提出可供结构设计参考的建议。