大跨度空间结构抗震分析的非平稳随机振动时域显式法

大跨度空间结构自振频率高度密集,振型耦联作用明显,采用传统振型分解反应谱法计算结构地震响应时,存在振型组合数量大、组合方式不尽合理等问题。采用真正意义的随机振动方法计算大型复杂结构地震响应的需求越来越迫切。时域显式法基于动力响应显式表达式进行随机振动分析,具有良好的计算精度和计算效率,为大型复杂结构的随机振动分析提供了一条有效途径。以时域显式法为基础,在通用有限元软件平台上实现了大跨度空间结构在非平稳地震作用下的随机响应分析。以广州亚运会自行车馆抗震分析为工程应用实例,验证了时域显式法在大跨度空间结构抗震分析中的高效性;同时,计算结果还表明,相对于时域显式法的结果,传统反应谱法的计算结果偏于保守。     

建筑结构抗震分析的改进反应谱法

目前各国抗震设计规范推荐采用反应谱法进行结构抗震分析。传统反应谱法需要采用地震动白噪声假定和峰值因子一致性假定,对于大规模复杂建筑结构地震响应的计算结果造成较大影响。为了摒弃上述2个计算假定,采用直接迭代法获取与规范反应谱完全等价的地震动功率谱,并计算获得振型相关系数曲面和振型峰值因子曲线。在此基础上,利用结构响应峰值的精确CQC组合公式,提出一种改进反应谱法,以获取具有明确超越概率信息的地震响应峰值。针对某复杂高层建筑结构进行抗震分析,全面剖析了传统反应谱法中地震动白噪声假定和峰值因子一致性假定的影响规律,并验证了改进反应谱法与随机振动方法具有同样的计算精度。改进反应谱法所需用到的振型相关系数和振型峰值因子可以由规范反应谱完全确定,具有良好的工程应用前景。     

建筑减震结构分析的层间剪力校准系数法

我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)推荐采用考虑附加阻尼比和附加刚度的振型分解反应谱法进行建筑减震结构地震作用效应分析。但附加阻尼比和附加刚度的确定存在近似性，亟待发展高效准确的减震结构分析方法。以减震结构为研究对象，建立了减震结构地震响应的时域显式表达式，实现了非线性减震装置恢复力(阻尼力)的快速迭代计算。结合蒙特卡罗模拟，通过地震响应平均峰值的计算获得了统计上准确的结构层间剪力，并将其与规范反应谱法得到的层间剪力进行对比，进而获得了各楼层的层间剪力校准系数，采用该校准系数对规范反应谱法计算得到的各楼层构件内力进行了调整。最后，针对三个建筑减震结构，分别采用层间剪力校准系数法和规范反应谱法进行地震响应分析，验证了层间剪力校准系数法在减震结构地震作用效应计算方面的高效性和准确性。     

关于高层建筑结构时程分析的探讨

GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》[1]规定将时程分析法作为计算高层建筑地震作用的一种方法,是振型分解反应谱法的重要补充。本文简述时程分析法的意义。振型分解反应谱法不能反应结构在地震动过程中的经历;时程分析法是直接动力法,采用逐步积分的方法求得结构在地震过程中每一瞬间的位移、速度和加速度。当选取不同的地震波时,结构的地震响应相差很大。因此,如何合理选取地震波成为工程实践中必须解决的问题。本文简述了输入地震波选取的基本原则,并提出了选波步骤的建议。最后,用实例说明时程分析法的应用。     

索穹顶结构地震作用计算方法的对比分析

由于结构的几何非线性，我国GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》中并未对以索穹顶为代表的柔性大跨屋盖结构的地震作用计算方法作出明确规定。为此，以重力荷载代表值作用下的平衡构型为考察对象，通过与时程分析法计算结果进行对比，考察振型分解反应谱法用于索穹顶结构地震作用计算的适用性。为保证地震动输入的一致性，时程分析时使用由设计反应谱生成的人工地震波。基于振型参与质量系数，提出了一种判别屋盖索穹顶结构地震作用主要贡献振型的指标，并指出应采用对屋盖索穹顶结构的地震作用提供主要贡献的振型确定瑞利阻尼系数，否则时程分析时将显著高估结构阻尼效应并造成结构地震响应的计算结果偏小。采用两种方法计算索穹顶结构在不同挠跨比限值(预应力水平)下的多遇地震响应。结果表明，对于满足非抗震设计验算的Geiger型和Levy型索穹顶算例，振型分解反应谱法计算得到的结构地震响应与时程分析法的结果匹配良好，验证了该方法进行此类柔性屋盖结构地震作用计算的适用性。     

短肢剪力墙结构抗震性能研究

《高规》对于高层建筑结构地震作用的分析方法建议采用振型分解反应谱法,笔者结合我国现有的抗震规范及高层建筑规范,采用振型分解反应谱法对短肢剪力墙结构进行了抗震性能分析。     

预应力混凝土转换桁架结构地震响应分析

本章在依据实际工程背景建立合理的有限元模型的基础上,首先利用我国建筑抗震设计规范的振型分解反应谱法对结构进行水平和竖向的地震作用计算;之后作为补充计算,选择了合适的地震动记录并通过有限元软件Sp2000进行建模分析,得到了地震作用下预应力混凝土转换桁架结构的动力时程响应。     

GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》和GB 18306—2015《地震动参数区划图》反应谱对比及地震动峰值加速度应用研究

分别介绍GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》和GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》反应谱的异同,包括加速度记录数据样本及分组、数据处理、反应谱的构建和应用,进而讨论了地面峰值加速度(GPA)和有效峰值加速度(EPA)的定义。分析了8组地震动加速度记录的反应谱,结果表明,采用GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》进行结构时程分析时,输入地震动加速度值应按EPA调整,计算结果与振型分解反应谱法对比才有意义。     

规范反应谱理论介绍

近年计算机辅助建筑结构设计的能力不断加强,新的结构抗震计算方法使得结构地震反应的精确计算成为可能．结构设计规范中已明确提出一般高层建筑都应采用振型分解反应谱法进行分析,文中从规范的要求出发详细介绍反应谱分析的基本理论及其计算方法。     

结构设计中一些问题的探讨

1建筑结构地震作用计算可采用的方法 多高层建筑结构地震作用计算时可采用的方法： 1）多高层建筑结构宜采用考虑扭转耦联振动影响的振型分解反应谱法。     

路面谱激励下的运营桥梁结构的响应分析

基于运营桥梁结构中不同路谱激励样本的差异,分别计算了特定样本下,车速变化时桥梁结构、运营车辆的位移、速度、加速响应。采用标准路面等级的功率谱密度,运用余弦叠加方法,模拟了不同样本的各等级路面谱激励;采用直接积分的方法,计算了加入路面随机激励后的车桥振动的微分方程,分析了不同路面等级、不同车速下系统的响应。结果表明：随机相位角、功率谱密度等级分别影响路面谱激励的样本形状和幅值大小,不同随机样本具备相同统计特征;对于系统的响应曲线,路面平整度等级对幅值影响相对显著,车速变化对形状影响相对显著;根据算例中不同路面平整度等级的计算结果,给出了相应的工程建议。     

高层多塔连体结构连廊随机地震反应分析

在多点激励地震反应分析中,传统的随机振动分析方法存在数值积分耗时太长的问题。为了克服这一缺点,ANSYS通过对输入功率谱采用对数形式的分段线性表示,然后采用解析解积分方式进行随机振动求解,计算效率精确高效。采用该方法对一高位隔震多塔连体结构进行双向水平地震动作用下多点激励随机地震响应分析,并对空间变化地震动作用下连廊桁架杆件内力响应极大值的均值进行比较分析。分析结果表明:在水平双向地震动作用下,考虑行波效应和部分相干效应会使连廊杆件轴力有所增大,在设计时应引起重视。     

相对运动法与绝对位移直接求解法算法误差分析

多点激励地震响应分析过程中,相对运动法和绝对位移直接求解法分别假定阻尼与内部节点相对速度、绝对速度成比例,由于阻尼假定的不一致,计算结果可能存在误差.采用随机振动分析方法对瑞利阻尼模型下2种求解方法计算结果之间的误差进行了理论分析,得出了2种算法下结构动态响应功率谱密度误差主要受激励频率与结构基频的比值、结构阻尼比影响...     

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。     

行波激励下圆柱面巨型网格结构的地震响应分析

考虑到大跨空间结构中的空间相关性影响,采用动力时程分析方法研究了一维及多维罕遇地震作用下行波激励对圆柱面巨型网格结构的地震响应影响。首先通过输入水平横波和纵波,考察行波激励时结构弹塑性位移和应力大小、应力范围、以及屈服杆件随时间的分布和发展,然后研究了不同维数地震作用下和不同跨度下结构的行波效应,结果表明,行波激励对结构响应的影响与一致激励下有较大差异,且不同地震作用下和不同跨度下的差异有所不同,说明对大跨度空间结构需要考虑不同地震作用下的行波激励影响。     

大跨度结构多点激励地震反应分析现状评述

大跨度结构应该考虑地震动的多点效应,对大跨度结构多点输入抗震的研究现状进行了系统的综述和总结。首先论述大跨结构地震动的输入问题;然后论述大跨度结构考虑多点输入的抗震计算方法,包括反应谱法、时程分析法以及随机振动分析法。最后对今后应加强研究的相关问题提出了建议。     

AMECO维修机库的多点输入反应测试与分析

为了验证多点输入时程分析法的正确性,对AMECO维修机库进行了五种激励下的多点输入动力响应测试,分别记录了每个柱下端的地面运动和网架上某点的振动时程。以地面运动记录作为地震动输入,对经过等代的AMECO维修机库模型进行了多点输入时程分析计算。计算结果与测试结果在时域和频域上均较为接近,说明多点输入时程分析法是正确的。本试验对于今后其它结构的多点输入动力测试是值得借鉴的。     

考虑地形影响和多点激励的大跨高墩桥地震响应分析

提出一种综合考虑行波和地形影响的大跨结构在多点输入下的地震响应分析方法。首先计算P波在多种角度入射下两座山峰以及其间自由场地的时程响应,并以此作为两座山峰之间大跨桥梁的桥台及桥墩基础多支承点处的地震输入,这种地震输入综合了行波和地形的影响。然后基于多点激励下地震响应分析方法,编制有限元分析程序,在此基础上分析了考虑行波和地形综合影响下一座360m4跨高墩连续刚构桥的多点激励地震响应。从分析结果看,考虑地形效应和不考虑地形效应的差别较大,不考虑地形效应可能会较小的估计结构的内力响应。因此,大跨度结构地震响应分析应考虑地形的影响。本文分析结果可供抗震设计参考。     

高位弱连接连体桁架竖向地震作用系数研究

采用谐波合成理论,合成了与《建筑抗震设计规范》相吻合的空间相关地震波,采用空间相关地震波对某大跨度高位弱连接连体桁架进行竖向一致、行波激励下地震响应时程分析,结果表明:一致地震动激励下,大跨度高位连体桁架竖向地震作用系数比现行《建筑抗震设计规范》推荐的系数明显偏大,平均增幅达60%左右。另外,竖向行波激励能减小连体桁架的动力响应,设计时不需考虑竖向地震行波效应。     

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.