非一致地震激励下大跨度桥梁随机振动时域显式法#br#

对于大跨度桥梁结构,地震激励的空间效应不应忽略。考虑到随机地震激励的非平稳特性,为提高计算效率,有必要在时域内直接开展非一致地震激励下大跨度桥梁的随机振动分析。基于相对运动法,推导非一致地震激励下结构动力响应的时域显式表达式,提出可考虑非一致地震激励的时域显式直接法,可快速获取结构响应的统计矩;同时提出高效的时域显式随机模拟法,可进一步获取非一致地震激励下结构响应的平均峰值等更全面的统计信息,并可有效实现结构的动力可靠度分析。以某主跨1200m悬索桥为工程实例,开展顺桥向非一致地震激励下的随机振动分析,分别研究地震激励的行波效应、失相干效应和局部场地效应对桥梁关键响应标准差、平均峰值和结构抗震动力可靠度的影响。研究结果表明,对于该桥主梁跨中和主塔塔顶顺桥向位移,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值均小于一致地震激励下的结果;而对于该桥主塔塔底内力,非一致地震激励下的响应标准差和平均峰值有可能大于一致地震激励下的结果,其中弯矩和剪力的平均峰值增幅分别可达21.6%和19.5%;此外,地震激励的空间效应对该桥的体系失效概率也有较大影响。     

高层建筑地震作用计算的时域显式随机模拟法

目前我国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中所推荐的振型分解反应谱法和时程分析法尚无法完全反映地震动随机性对建筑结构的影响,采用真正意义的随机振动方法计算复杂高层建筑地震响应的需求越来越迫切。结合新修订的广东省标准DBJ 15-92—2013《高层建筑混凝土结构技术规程》,全面介绍了结构地震作用计算时域显式随机模拟法的计算原理和实现方法,内容包括:1)通过迭代计算直接获得与现行规范反应谱完全等效的地震动加速度功率谱;2)给出基于精细积分和Newmark-β积分格式的结构地震响应显式表达式的构建方法;3)结合地震动随机过程的数值模拟,统计分析得到结构平均峰值响应。以广州西塔等4栋超高层和高层建筑为工程应用实例,显示了时域显式随机模拟法在高层结构抗震分析中的高效性和实用性。计算结果表明,时域显式随机模拟法和传统振型分解反应谱法的计算结果存在一定差异,最大差异可超过25%,反应谱法的内力计算结果普遍偏小。     

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．     

大跨度结构抗震分析方法

对大跨结构的地震分析方法做了简要的介绍和评述。大跨结构与普通结构相比，在地震作用下要考虑地震地面变化的空间变化效应(即：行波效应、部分相干效应和局部场地效应等)。基于这一考虑，重点介绍了多点非一致激励反应谱分析方法、非平稳随机响应的虚拟激励法和时程分析方法．最后给出一些建议。     

大跨度结构抗震计算的随机振动方法

本文对大跨度结构抗震计算方法的近期发展作了简单的评述,在此基础上介绍了对平稳／非 平稳随机响应简便高效而且精确的虚拟激励算法。给出的三个例题表明用此方法已经可以在微机上 对较为复杂的工程结构进行计算。     

基于时域显式随机模拟的隔震结构易损性分析研究

工程结构的地震易损性分析结果是结构抗震性能评价和地震灾害评估的重要依据，考虑地震激励的非平稳随机过程本质，采用随机振动方法来进行易损性分析更具合理性。针对带隔震基础的多层结构，提出基于时域显式随机模拟的隔震结构易损性分析方法。首先建立求解局部非线性运动方程的显式降维迭代列式，继而与随机模拟相结合，求解层间位移和隔震层位移的首超概率，最终考虑不同地震动强度得到隔震结构易损性曲线。算例结果表明，相比于传统蒙特卡罗方法，基于时域显式随机模拟的方法具有一致的计算精度和明显更高的计算效率，有利于隔震结构易损性分析的工程应用。     

大跨度空间结构考虑行波效应的地震动随机响应分析

《建筑结构抗震设计规范》（GBS0011—2001）中所采用的地震反应分析方法没有考虑地震激励的空间变化效应,本文针对此建立了考虑地震动行波效应的大跨度空间结构地震反应分析方法,并对一五跨钢筋混凝土连续梁桥进行了行波激励下地震反应的有限元数值模拟,并与常规反应谱方法及一致地震激励的计算结果进行了比较,结果表明单独考虑地震动空间效应中的行波效应对大跨结构地震响应影响显著。     

非平稳地震激励下结构动力可靠性方法对比研究

针对结构在非平稳随机激励下的动力可靠性问题,基于首次超越理论,现有的动力可靠性计算方法分为两类:基于跨越率的方法与基于极值的方法。基于跨越率的方法将动力可靠性表示为跨越率的函数,并采用虚拟激励法对非平稳随机激励下结构随机响应进行计算;而基于极值的方法的通过对响应极值的不确定性进行量化,采用子集模拟获得响应极值的概率分布来估计动力可靠性。通过数值算例,对比研究了两种方法在非平稳随机过程频谱特征和响应阈值两种因素变化下的计算精度,结果表明,基于跨越率的方法受到显著影响,而基于极值的方法始终保持较高的计算精度。     

大跨度空间结构风振响应计算分析

对某大跨度空间结构进行了风振分析研究,该结构具有频率极其集中的特点,在进行风振分析的过程中,考虑了高阶振型的影响。文中利用模态分析法求取了结构的动力特性,并在此基础之上选取了适当的模态进行了谱分析,获得了结构的动力响应,并最终得到结构的风振响应。通过分析发现了大跨度空间结构在脉动风作用下的某些响应特性,指出了大跨度空间结构进行风振分析需要注意的方面。     

多维多点激励下大跨度空间钢结构的抗震研究进展

大跨度空间钢结构作为重要的公共设施,其安全性问题直接关系着国计民生,随着大跨度空间钢结构理论与实践经验的逐渐成熟和完善,其跨度也在逐渐增大。地震载荷作用下,在空间结构设计中考虑地震动的多维多点输入变得十分必要。本文对大跨度空间钢结构多维多点输入抗震的研究现状进行了系统的综述和总结,阐述并评价了现行大跨度空间钢结构考虑多维多点输入的3种抗震计算方法,即时程分析法、随机振动分析法和反应谱法。最后,对今后空间钢结构仍需要进一步研究的问题提出了建议和展望。     

高层隔震结构非平稳随机地震响应与动力可靠度分析

考虑地震动的非平稳特性,运用虚拟激励法对高层隔震结构在非平稳激励下的随机地震响应进行研究。采用Bouc-Wen模型与刚度退化的Bouc-Wen模型分别模拟隔震层与上部楼层的滞变特性,建立高层隔震结构的非线性化运动方程。运用精细积分法对每一时刻的响应进行求解,得到高层隔震结构在非平稳地震激励下各楼层响应的时变方差。基于首次穿越准则,研究非平稳随机地震激励下各楼层与结构整体的可靠度。运用上述理论,分析某高层基础隔震结构在8度与9度罕遇地震作用下的随机地震响应,隔震后上部结构各楼层层间位移方差较非隔震结构大幅减小。研究表明：结构的位移响应呈现强烈的非平稳性,且具有明显的时滞现象;高层隔震结构在强震作用下各楼层可靠度较非隔震结构有很大的提高,说明高层隔震结构具有足够的安全性。运用可靠度理论进行分析亦能发现结构的薄弱部位,该方法对结构的性能设计与性态控制具有指导意义。     

基于振型叠加法的顺层边坡非平稳随机地震响应及动力可靠度分析

为研究非平稳随机地震激励下顺层岩质边坡的动力可靠性问题,采用振型叠加法和虚拟激励法,建立含多层软弱结构面的顺层岩质边坡非平稳随机地震响应的快速算法,根据响应结果,采用首次穿越破坏准则,进一步推导出非平稳地震下顺层岩质边坡动力可靠度计算的解析表达式.在此基础上,通过MATLAB软件平台编写相应的程序以实现计算数据和结果图...     

建筑隔震结构地震响应计算的层间剪力校准系数法

隔震结构由于其优越的抵御地震能力而在实际建筑工程中得到了广泛的应用。针对建筑隔震结构,我国GB 50011—2010 《建筑抗震设计规范》所推荐的水平向减震系数法,通过引入水平向减震系数修正未采取隔震措施结构的反应谱法结果,间接获得采取隔震措施后结构的地震响应。该法具有较强的操作性,但其合理性一直受到工程界的关注。针对隔震结构的局部非线性行为,建立隔震结构地震响应的时域显式表达式,利用其降维列式优势实现隔震装置局部非线性自由度的高效降维迭代计算。结合随机模拟方法,统计获得非线性隔震结构在地震作用下的层间剪力。在此基础上,针对等效线性隔震结构反应谱法得到的层间剪力进行校准,获得各楼层层间剪力校准系数,然后采用该系数调整反应谱法计算得到的等效线性隔震结构各楼层的构件内力。采用所提出的层间剪力校准系数法和规范推荐的水平向减震系数法,对两个基础隔震结构进行地震作用效应分析,结果表明所提出方法能有效提高隔震结构地震响应的计算精度。     

济南奥体中心体育场大跨空间结构总装分析

揭示了由上部钢结构和下部混凝土结构组成的大跨空间结构传统的上下部结构单体设计方法存在安全隐患,这种方法既不能反映上部结构刚度对整体结构的贡献,也不能反映下部结构有限刚度对上部结构的效应放大;提出了上部结构对下部结构既有作用又有刚度约束,下部结构对上部结构既有支承又有效应放大,故需通过总装分析整体结构。通过济南奥林匹克中心体育场实例的总装分析与单体分析结果对比,论证了整体结构总装分析能够得到较为合理可靠的上下部结构在重力、风、地震、温度作用下的效应,尤其能揭示连接界面结构构件的实际受力状态。整体结构总装分析的理念与方法对大跨空间结构的设计参考应用。     

基于性能的空间结构抗震设计研究现状与关键问题

基于性能的抗震设计是结构抗震设计的发展趋势。以基于性能的结构抗震设计研究内容和发展趋势为背景,从地震危险性分析、结构反应性能参数确定、结构抗震性能水平划分及性能目标确定、基于性能的抗震设计方法等四个方面对国内外基于性能的空间结构抗震设计研究现状进行了总结。依据有效性和充分性原则研究确定适合于不同类型空间结构的标量式、向量式或其它形式的地震动参数,提出了空间结构反应性能参数确定中的关键问题。空间结构抗震性能水平划分研究中需要综合考虑结构及非结构构件因素,通过数值仿真和试验相结合的研究手段确定能够合理划分其性能水平的自定义综合式标量指标、向量式指标或者两者结合的指标,空间结构性能目标确定及抗震设计方法研究应基于可靠度理论及“投资-效益”准则。参58     

基于Ritz-POD的谐波激励法及其在大跨悬挑屋盖风致响应分析中的应用

大跨度复杂悬挑屋盖结构存在模态频率密集和模态耦合明显等特征,传统频域完全二次型组合(CQC)法和时域方法均不同程度存在计算效率低下和内存需求巨大的问题而不适用于此类结构的风致响应计算.谐波激励法(HEM)和基于Ritz-POD的CQC(RPCQC)方法的提出实现了精度和CQC法一致的快速计算,这使得复杂大跨度屋盖结构风...     

多点输入下结构地震反应的研究现状与对空间结构的见解

首先就多点输入下结构地震反应的分析方法介绍了国内外的研究现状,然后在对多点输入下大跨度桥梁结构的地震反应特征作简单综述的同时,侧重阐述了近年来在多点输入对建筑结构地震反应影响的研究中已取得的一些成果和结论.最后,对空间结构领域内考虑多点输入影响的研究问题提出了一些见解.