地震作用下密频拱桥Rayleigh阻尼的优化解

为建立频谱密集结构的阻尼矩阵,以地震反应谱理论为基础,基于完全二次组合(CQC)提出了求解Rayleigh阻尼系数的优化分析方法.在此基础上,为实现任意阶模态阻尼比等于精确阻尼的要求,利用Lagrange乘子法进一步建立了求解Rayleigh阻尼系数约束优化方法.以一座斜交曲梁下承式钢结构吊索拱桥为例,讨论优化分析所得Rayleigh阻尼系数的稳定性,比较了不同的优化目标组合、约束条件对优化参考频率和地震反应的影响,以及约束优化解中约束模态的选取问题.数值分析结果表明,与平方和开平方组合(SRSS)相比,CQC组合所得的Rayleigh阻尼系数的地震反应计算误差更小,约束模态应该选取对结构地震反应有显著贡献的第一阶模态.     

软土场地中不同Rayleigh阻尼模型的地震响应研究

软土场地的地震响应研究对场地地震动参数的确定具有重要意义,Rayleigh阻尼模型的选取对场地响应结果有较大影响.文章基于一维时域非线性计算方法,针对国内Ⅲ和Ⅳ类软土场地,利用一维场地地震反应分析程序DEEPSOIL,分析了不同输入地震动作用下3种Rayleigh阻尼模型的场地地表加速度反应谱和地表峰值加速度的差异.结...     

大跨网壳地震反应时Rayleigh阻尼构建方法比较

为研究Rayleigh阻尼系数参考频率选取方法对结构地震反应的影响,以一个长85.2 m,宽61.8 m的网壳为例,对比分析了基于地震波频谱特性选取第二个参考频率的方法、Idriss方法、传统方法、优化方法所得Rayleigh阻尼系数引起顶点位移和基底剪力计算误差.对于地震波的频谱特性,讨论了拟加速度反应谱、拟速度反应谱、位移反应谱的峰值频率和形心点频率的统计范围.数值计算结果表明:基于拟速度反应谱、位移反应谱峰值频率和形心频率以及Fourier谱的峰值频率所得Rayleigh阻尼将使计算结果偏小;用小于基本周期范围内的拟加速度反应谱的峰值频率或形心点频率作为第二个参考频率计算误差较小;当地震波的卓越频率大于基频的结构时,Idriss方法用平滑化Fourier谱的卓越频率计算参考频率效果更好;优化方法可以直接得到Rayleigh阻尼系数,避免了人为选取参考频率的任意性,且计算精度高.     

高土坝地震反应分析中阻尼矩阵建模问题的讨论

基于线性计算结果讨论不同阻尼矩阵对高土坝地震反应计算误差的影响。首先,通过理论分析,说明了土石坝地震反应分析采用常用阻尼模型的局限性。然后采用不同特征频率建立土坝的有限元模型的不同阻尼矩阵,分别采用显式及隐式算法对高土坝进行时域内的线性地震反应计算。最后,和频域内计算结果进行对比,分析了不同阻尼矩阵建模方式对计算结果精度的影响。     

复阻尼模型三维钢框架结构动力响应

目的针对实际工程分析中采用的一般动力分析模型不能细致表达阻尼特性,研究复阻尼模型动力系统以期得出较精确阻尼参数指导设计工作．方法采用复阻尼模型计算三维钢框架结构的简谐动力响应,求解应力相关复阻尼模型中的损耗因子,并与传统的Rayleigh阻尼模型计算的结构响应进行对比分析．结果研究表明,在非共振区,两种模型计算的结构动力响应差别不大;而在共振区附近,Rayleigh阻尼模型和应力相关复阻尼模型计算的结构动力响应,后者远大于前者,并且两者存在一定的相位差;通过求解表明,损耗因子不是一个常数,其幅值随激振力幅值增加而增大．结论在一定条件下,机理不同的阻尼模型对结构动力响应计算结果的精度影响很大．     

基于粘弹性边界的河床式厂房地震动力响应分析

为分析河床式厂房在地震过程中的动力反应,评价其抗震安全性并找到其抗震薄弱部位及探讨地基辐射阻尼对厂房结构动力响应的影响,运用三维非线性有限元技术,对某厂房在地震过程中的动力反应及抗震安全性进行精确计算分析.其中采用粘弹性边界考虑地基辐射阻尼影响,采用流固耦合的方式考虑水体的作用.计算结果表明:河床式厂房动力响应受顺河向地震作用明显;上部结构动力响应大于下部结构;厂房上游部位动力响应大于靠下游部位:上游排架柱拉、压应力最大达到4.53、-5.58 MPa.同时,将计算结果与无质量地基方案计算结果进行对比得到:考虑地基辐射阻尼能有效降低河床式厂房的地震动力响应,最大降幅可达64.36%.     

非正交阻尼系统随机动力反应分析方法

本文将非正交阻尼系统按非经典振型分解,建立了非正交阻尼系统随机动力反应的分析方法,推导出由各非经典振型实部与虚部均方反应迭加求得总反应均方值的公式,并对白噪声输入建立了反应的解析公式.本文所建立的方法适用于计算在地震、风和波浪等随机动荷载作用下诸如土-结构、流体-结构.流体-土-结构以及材料性质不同的组合结构等非正交阻尼耦合系统的动力反应.     

软土-桩-结构动力相互作用振动台模型试验研究

目的 分析探讨软土-桩-结构动力相互作用的机理．方法 通过软土-桩-结构相互作用体系和刚性地基上建筑结构两个振动台模型试验，研究了相互作用对结构的动力特性和地震反应的影响．结果 通过振动台试验得到了软土-桩-结构相互作用体系和刚性地基上结构体系的自振周期、阻尼比、加速度反应和位移反应曲线等．结论 结果表明，软土-桩-结构动力相互作用对结构的动力特性和地震反应有较大的影响：建筑结构自振频率减小，阻尼增大：在地震作用下，考虑相互作用的结构加速度、位移较基础固定的结构大．     

封面图片说明

<正>封面图片来自本期论文"大跨网壳地震反应时Rayleigh阻尼构建方法比较".Rayleigh阻尼是进行直接积分动力反应分析时应用最广泛的阻尼模型.作为真实阻尼的一个近似,所构造Rayleigh阻尼的合理性依赖于选取的2个参考频率.选择这两阶参考频率使系统动力反应误差较小就显得非常重要,尤其     

异型柱斜撑框架结构模型振动台试验及建模

通过１５层钢筋混凝土异型柱斜撑框架结构模型的模拟地震振动台试验,研究了斜撑框架结构的自振特性、地震反应时程及频谱特征,并采用空间结构有限元分析程序进行了建模研究和理论计算．计算模型采用空间梁单元与空间板单元,材料特性取实测值．通过模态计算得到结构各阶自振特性值,利用直接积分法计算结构的动力反应．由数值的分析可知,理论计算与试验结果一致．     

偏心支撑半刚性连接钢框架的动力特性研究

将偏心支撑与半刚性连接钢框架相结合是一种新型抗震结构体系,为探讨其动力特性和影响因素,进行了大型试验研究和有限元数值模态分析。结果表明：偏心支撑半刚性连接钢框架的动力特性与传统框架结构并不相同,随着梁柱节点转动刚度的降低,结构自振周期延长,阻尼比增加,我国现行规范的相关规定不适用这种结构体系。最后依据研究结果,提供了偏心支撑半刚性连接钢框架的自振周期简化计算方法和阻尼比参考值。     

结构动力分析中的阻尼模型研究

阻尼是结构振动中的基本特性之一,是结构抗震分析中一个重要的因素．结构在不同振型的阻尼比会有所不同,这是因为在结构的阻尼耗能主要是摩擦耗能的情况下,摩擦耗能取决于楼层和楼层之间的相对位移,不同的振型所表达的楼层间的相对位移不一样,当然每个振型的阻尼比也会不一样,现行抗震规范把所有振型的阻尼比取为相同常数的做法不尽合理．探讨了在低幅值震动和强震中合理阻尼比的取值,通过其他各阶振型阻尼比与基本振型阻尼比的关系,提出了在结构动力时程分析中较为合适的瑞利阻尼模型以及推动阻尼研究需要解决的几个问题．     

悬索桥断索动力响应有限元模型参数研究

采用有限元方法（FEM）建立考虑主缆局部振动影响因素的悬索桥断索动力分析模型,研究主缆局部振动对悬索桥断索动力响应的影响程度. 对主缆物理抗弯刚度、单元网格密度、索夹质量、模型阻尼比以及吊索应力初始状态等因素进行参数分析,给出提高计算结果精度的建议. 结果表明：在进行悬索桥断索动力分析时,主缆局部振动对计算结果精度具有不可忽略的影响;有限元模型中主缆物理弯曲刚度、单元网格密度和索夹质量均是影响主缆局部振动的关键参数. 结构整体模态阻尼和主缆局部阻尼均能有效抑制断索点主缆振动,分析模型须考虑局部主缆单元阻尼和结构整体模态阻尼的差异. 结构断索动力响应随着断裂吊索初始应力增大而增大,结构断索响应动力放大系数变化幅度不大.     

考虑P-Δ效应的弹塑性反应谱归一化

为了获得考虑P-Δ效应的强度折减系数R谱和弹塑性动力放大系数β谱,对理想弹塑性（EPP）滞回模型的单自由度体系在地震作用下的响应进行分析,得到不同场地类别、结构自振周期、位移延性、阻尼比和二阶效应的反应谱,并利用2个特征周期Tga和TgR对横轴进行标准化处理.结果表明：周期标准化的R谱和β谱很好地保留了特征周期处的峰值...     

基于多维激励应变能响应Rayleigh阻尼系数计算方法

Rayleigh阻尼模型广泛应用于结构地震响应计算,致使Rayleigh阻尼系数计算方法将显著影响结构响应,而地震多维激励是同时作用于结构,且应变能响应能较好地反映结构力学行为,因此,本文对基于多维激励应变能响应的Rayleigh阻尼系数计算方法进行了研究。根据单维地震激励时应变能响应的计算公式,构建出用于计算应变能响应的合理虚拟激励形式,应用于多维激励体系,提出计算多维激励时应变能响应的虚拟激励法,并构建出振型阻尼比变化量平方的新型权重系数,提出基于多维激励应变能响应的Rayleigh阻尼系数计算方法。分别以不带楼板的双向对称、单向偏心和双向偏心的大跨空间钢结构,以及带楼板的对称双塔、非对称双塔和非对称三塔钢筋混凝土结构为工程案例,以多条实际地震波作为激励,对提出的算法进行验证。结果表明：对于双向对称空间钢结构,基于各类阻尼系数计算方法求得的结构响应误差均较小,对于单向偏心和双向偏心空间钢结构,基于二阶振型阻尼系数计算方法求得的结构响应误差最小值和最大值分别为5.89%和19.64%,基于多维激励应变能响应阻尼系数计算方法求得的结构响应误差最小值和最大值分别为0.00%和6.10%,对于对称双塔、非对称双塔和非对称三塔结构,基于二阶振型阻尼系数计算方法求得的结构响应误差最小值和最大值分别为5.76%和51.17%,基于多维激励应变能响应计算求得的结构响应误差最小值和最大值分别为0.07%和4.48%,证明该计算方法是合理的。     

自密实钢筋混凝土梁阻尼比的试验研究

对15根自密实钢筋混凝土简支梁进行了动态测试实验,实验结果表明：随着自密实混凝土强度的提高,其阻尼比降低;随着自密实混凝土梁的固有频率的增大,其阻尼比减小;随着自密实混凝土梁配筋率的提高,第一阶固有频率下的阻尼比降低;各自密实钢筋混凝土试验梁的阻尼比基本介于0.5%-1.0%之间.     

双参数立式储罐隔震设计

由于贮存液体的立式储罐在受到外激力作用时,晃动和液固耦联振动可以分别考虑,且刚性质量脉冲所产生的动效应可以忽略,所以抗震设计时,晃动(对流质量)控制储罐的波高设计,耦联振动控制储罐的基底弯矩和轴向应力设计.基于这一思想,对大型立式钢制储罐的隔震设计问题,提出了考虑晃动和液固耦联振动双约束下的储罐隔震设计方法.数值分析表明,理想的隔震园频率为2~3 rad/s,在阻尼比为0.1时,对于不同容积储罐在不同场地的情况下,其隔震减震效果均达40%以上.增大隔震阻尼比,可提高减震效果,但考虑工程应用实际,隔震阻尼比宜取0.1~0.3.     

特高压HGIS设备抗震性能分析

为了更好地分析了解特高压混合型气体绝缘开关(HGIS)的抗震性能,并进一步对其进行改善,选取了四种地震波对1 100 kV HGIS的整体结构进行动力特性和地震反应谱分析,得到了结构的自振频率和振型特征.在分析过程中,考虑到特高压设备固有频率与地震波主频率相近,会发生拟共振的情况,采用由正弦共振三波及正弦共振调幅五波组成的调幅波串进行计算,分析整体结构的机械强度和抗震性能.计算结果显示,1 100 kV HGIS在该组地震波作用下具有一定的安全裕度,为特高压设备抗震性能的分析提供有效数据.     

基于性能的屈曲约束支撑与黏滞阻尼器组合减震结构设计方法

基于结构自振周期及阻尼比变化对结构地震作用的影响规律,推导屈曲约束支撑(BRB)与黏滞阻尼器(VD)组合减震结构单自由度体系位移降低率及地震剪力降低率计算公式,绘制组合减震结构在目标位移降低率及目标剪力降低率下的减震性能曲线,提出基于性能的组合消能减震设计方法,采用工程算例验证该设计方法的有效性,并提出组合减震设计方法...