建筑结构动力时程响应分析与计算的新方法

基于状态空间理论分析与计算结构动力时程响应问题,根据结构动力学方程,引入结构系统的状态变量,建立结构动力时程响应分析的状态方程,并给出非齐次状态方程的解。对于求解矩阵指数函数有多种解法,着重介绍了凯莱哈密尔顿法、状态空间迭代法和精细积分法。对结构动力时程响应问题按三种解法分别建立了计算格式,并编制了相应计算程序。给出若干数值算例,其计算结果表明,状态空间法分析计算结构动力时程响应精度好、效率高,是一种非常有效的方法。     

基于状态空间理论的结构动力响应解法

本文基于状态空间理论分析结构动力响应问题,根据结构动力学方程,引入系统的状态变量,建立状态方程,并给出非奇次状态方程的解。对干求解矩阵指数函数有多种解法。本文着重介绍凯莱—哈密尔顿法,状态空间迭代法和精细积分法。对结构动力响应问题按三种解法分别建立了计算格式,并编制相应程序。文末给出数值算例,其计算结果表明,状态空间法分析结构动力响应,其精度好,效率高,是一种非常有效的方法。     

状态空间法计算楼板的垂直动力响应问题

本文介绍状态空间法计算楼板的动力响应。基于结构动力响应分析的状态方程[4 ] ,建立迭代计算格式 ,对楼板的垂直动力响应进行了计算。给出了数值算例 ,并与其他算法进行了比较 ,状态空间法的优点是计算量少、效率高和精度好     

筒中筒结构动力特性分析的状态空间法

引入建筑结构状态变量的概念,用现代控制理论的状态空间方法,基于并联铁摩辛柯梁模型,建立筒中筒结构动力特性分析的哈密顿体系,用精细积分法求该体系的高精度数值解,给出了一套分析筒中筒结构动力特性的方法。这种方法能求出筒中筒结构各阶自振频率和相应的振型,精度较高,为筒中筒结构的动力计算打下了基础。     

基于初位移加载法和脉动法的单管通信塔模态测试与数值分析

为了获得实际单管通信塔的动力特性,基于初位移加载法和脉动法对一单管通信塔结构进行了现场动力特性测试,获得了其前三阶频率和一阶阻尼比。利用SAP2000软件建立了该结构有限元模型,获得了结构计算的自振频率。对比结构实测和数值计算可知:初位移加载法和脉动法测试单管塔的动力特性基本一致;结构实测与数值计算自振频率基本一致;实测阻尼比比规范规定的阻尼比小。     

结构-地基开放系统动力相互作用问题的高效解法

应用黏弹性人工边界将结构-地基开放系统转化为近似的封闭系统,利用等效地震波动输入方法将波动散射问题化为波源问题,再采用振型叠加法对近似封闭系统进行分析,由此建立了一种结构-地基开放系统动力反应问题的高效计算方法。采用高效算法分别计算了二维弹性半空间波源问题和地震作用下结构-地基动力相互作用问题算例,并与采用常规的直接时域逐步积分法给出的计算结果进行了对比,由此讨论了高效算法的特点。与常规直接动力分析方法相比,高效算法可以在确保模拟精度的同时,有效降低计算工作量、节省计算时间,并且结构-地基动力相互作用系统的模型越大、自由度越多,高效算法的优越性就越突出,从而为大型结构-地基系统动力相互作用问题数值分析提供了一种高效而精度足够的解法。     

大空间柱壳结构爆炸动力响应的Ritz-POD数值模拟

应用ANSYS/LS-DYNA建立大空间柱壳结构在内爆炸荷载作用下的数值模拟实验,在验证模型及参数选取的正确性及可靠性的基础上,建立了大空间柱壳结构在内爆炸作用下进行动力响应计算的合适模型。将Ritz振型叠加法与POD法结合,解决了冲击波荷载的时空差异性和结构表面压力场分布问题,大大减少了大空间结构爆炸动力响应分析的计算量。对大空间柱面网壳结构在内爆炸冲击荷载作用下的动力响应进行了数值模拟计算与分析,研究了矢跨比和爆炸点位置等因素对结构动力响应的影响。结果表明,计算模型适合于大空间柱壳结构的爆炸动力响应分析,矢跨比大的结构防(抗)爆炸冲击波的能力较强。偏心爆炸比中心爆炸对大空间结构构件的损害大,对结构的边跨构件最为不利,设计中应更注重支座附近和边跨结构的防爆能力。     

某公共建筑悬挂结构施工数值模拟

某公共建筑采用了预应力悬挂结构,运用MIDAS/Gen有限元分析软件,对该公共建筑悬挂结构两种不同施工安装方案进行了施工数值模拟分析。计算结果表明,两种不同施工安装方案,结构成型状态钢桁架内力分布相似,但施工安装过程内力变化路径不同。两种施工安装方案均能保证结构施工阶段安全性要求。施工安装方案II存在部分上弦杆发生受拉→受压→受拉内力变化,且在结构成型时需调整预应力索内力,施工过程相对繁琐。施工阶段采用状态变量叠加法与整体模型简化算法计算结果差别较大,施工分析时应结合施工方案,采用状态变量叠加法进行分析。     

地下结构抗震分析的整体式反应位移法

 对目前地下结构抗震分析中的传统反应位移法进行分析,针对该方法的主要误差来源,结合反应位移法明确的物理概念及严密的理论基础,提出一种适用于地下结构抗震分析的计算方法--整体式反应位移法。整体式反应位移法在反应位移法的基础上,通过直接建立土–结构分析模型来反映土–结构间相互作用,避免引入地基弹簧带来的计算量和计算误差。为验证改进方法的有效性,一方面从物理概念出发,论证改进方法与反应位移法的一致性;另一方面通过数值计算,将整体式反应位移法与动力时程分析方法进行对比分析。结果表明,整体式反应位移法相比于反应位移法计算量小,计算结果更接近动力时程方法,是一种实用性强的拟静力方法。     

河南电视塔体形系数CFD数值模拟及随机风振响应数值分析(II)

建立电视塔的风振内力响应计算有限元模型,基于谐波合成法数值生成电视塔各分段的风波时程,采用ANSYS结构分析程序数值计算各风偏角下结构的动力响应,确定该电视塔不同高度上的风致振动位移响应、内力响应,给出了基于位移等效的动力放大系数与基于内力等效的动力放大系数。     

A simplified model for the dynamic soil-structure interaction of planar frame-wall systems

This paper presents two simplified methods for the dynamical analysis of the response of frame-wall plane systems interacting with the foundation soil. These methods are based on approximations widely used in the literature and form an extension of those already presented by the authors for structures on rigid soil. Interaction effects on the dynamical structural response are shown by using the numerical results obtained by these methods.     

结构地震响应分析的高斯精细时程积分法

将结构的位移及速度响应作为状态变量,将高斯积分法与精细积分方法中的指数矩阵运算技巧结合起来,避免了转换矩阵H的求逆问题,减少了转换矩阵H的计算工作量,而且避免了解方程组求解结构速度响应的工作量.整个积分方法的精度取决于所选高斯积分点的数量,理论上可达到任意精度.本文方法计算效率高,稳定性容易满足,数值算例结果显示了方法的有效性.     

高层建筑结构动力时程响应分析的状态空间迭代法

本文把现代控制理论中的状态空间理论应用到高层建筑结构动力响应分析中，提出了状态空间迭代法分析高层建筑结构动力响应问题。根据结构动力方程，引入位移与速度为状态变量，导出状态方程，给出非齐次状态方程的解，进而建立状态空间迭代计算格式。文中结合工程实例，采用状态空间迭代法进行结构动力时程响应分析，其计算结果表明，具有较高的精度，特别对多自由度体系的多输入、多输出等问题的动力响应解法，效率较高。     

巨型框架结构的隔震分析

采用ANSYS通用有限元程序建立了巨型框架结构隔震分析的动力计算模型,对巨型框架结构进行了隔震动力时程计算,给出了巨型框架结构隔震后在多条地震波作用下的动力位移及内力等地震响应。计算结果表明,巨型框架结构在隔震后具有良好的抗震性能,可有效地降低结构的地震响应,计算结果对于确保巨型框架结构的抗震安全性具有较大的意义,同时对选择结构构件截面尺寸,也具有较大的参考价值。     

Higher-order mode effects on the seismic performance of tall piers

A comprehensive analysis was conducted to investigate the seismic performance of a typical tall bridge pier through incremental dynamical analysis (IDA). The effect of higher-order modes was studied specifically. The results showed that higher-order modes significantly contributed to the structural seismic response and should not be neglected. Including these modes resulted in an additional hinge midway up the pier. No plastic hinge would occur at this location for conventional bridge piers. Higher-order modes also led to an out-of-phase response between the hinge rotation at the pier bottom and the displacement at the top. This means that the displacement-based seismic design method cannot correctly predict the mechanical state of the critical hinge and therefore is not suitable for use in the seismic design of tall piers. Mistakenly using the displacement-based seismic design method for tall piers may result in a seriously unsafe condition.     

复杂高层建筑整体结构抗震分析

介绍了高层建筑结构分析程序DASTAB系统在整体结构抗震计算中的常用方法和模型,其工程应用反映了高层建筑结构抗震分析的最新状况.     

巨型结构的抗震分析

采用ANSYS有限元程序对巨型框架结构、巨型框架隔震结构进行了抗震动力时程分析,讨论了两种结构在多条地震波作用下的动力位移及内力等地震响应,其计算结果对于确保巨型框架结构的抗震安全性具有较大的意义,对巨型框架结构的抗震设计有较大的参考价值。     

索穹顶结构的动力特性计算分析

本在索穹顶结构静力计算的基础上,根据几何非线性原理,考察索穹顶结构在平衡位置作微小振动时,利用“摄动”理论和子空间迭代法,计算出肋环型索穹顶结构的低阶频率和相应的振型。并对结构频率随预张力和钢索截面的变化作了计算分析,绘出相应的关系曲线。分析表明,本所采用的分析方法和计算结果对索穹顶结构的应用和动力响应研究有参考价值。