桩-土-结构相互作用对桩基组合结构振动控制的影响研究

提出了一种新的混合振动控制体系——组合桩基结构体系,推导了其考虑桩-土-结构相互作用(PSSI)的振动及控制方程,并分析了PSSI对组合桩基结构的振动控制影响,以及土与结构各种主要参数对控制效果的影响.分析结果表明:PSSI对桩基结构及联接体的位移响应影响较小,对加速度响应影响较大;当桩周土的等效剪切波速小于700 m/s,组合桩基结构的振动控制应该考虑PSSI的影响;过分增大桩的截面惯性矩对振动控制的影响不大;桩基结构的上部质量对体系的振动控制影响较大,主要表现为:质量越大PSSI对联接体的加速度影响越大.     

考虑人-结构相互作用的楼盖振动控制研究

探讨了采用多重调谐质量阻尼器(MTMD)系统对楼盖考虑和不考虑人-结构相互作用时的振动控制。每个静止的人和调谐质量阻尼器(TMD)都作为单自由度动力系统附加在楼盖控制模态上,得出了人-楼盖-MTMD系统耦合振动方程,通过对该方程的傅里叶变换和静力缩聚法,得到了以无量纲参数表示的楼盖加速度响应。运用遗传算法,以楼盖的加速度响应最小为条件对MTMD系统进行优化,得出了对应不同MTMD系统质量比和楼盖阻尼比的无量纲设计参数(频率比和阻尼比)。通过对不考虑和考虑人-楼盖相互作用的楼盖减振控制效果进行对比,提出了考虑人-楼盖相互作用的楼盖MTMD系统的设计建议。另外,对MTMD系统由于楼盖模态质量、自振频率以及MTMD阻尼的变化所导致的去谐效应进行了讨论。最后总结了考虑去谐效应的MTMD系统的设计方法。     

考虑桩-土-结构相互作用的结构振动控制研究

在Penzien模型的基础上,建立了考虑桩-土-结构相互作用(PSSI)的计算模型,推导了其主动控制方程,分析了PSSI对结构控制的影响,以及土与结构各种主要参数对控制效果的影响。分析结果表明:考虑PSSI,结构地震响应有所加大,控制效果有所降低,最大控制力增大;在一定范围内,土的剪切波速、桩的截面惯性矩以及上部结构的基本周期对结构的主动控制有着显著的影响。     

土与一般平面不对称结构地震动力相互作用研究

为更精确分析结构各层质量中心偏心对结构平移-扭转耦合地震响应影响,提出分析土与一般质量偏心结构地震动力相互作用的基本框架。用极坐标建立双向地震作用下两层一般平面不对称结构（GAS）（六个自由度）动力方程;用五个自由度土阻抗函数表征土与一般平面不对称结构相互作用;建立土与一般平面不对称结构相互作用（SGASI）动力方程。用SGASI系统标准化均方根位移与加速度分析地震动力的相互作用。通过设置不同质量偏心位置,数值研究在双向地震作用下,考虑土与结构相互作用的单轴、非同轴质量偏心对结构平-扭耦合地震响应影响。     

土-结构相互作用下网架结构动力性能研究

采用整体有限元法分析土-结构动力相互作用(SSDI)下网架的动力性能。以大型有限元软件ABAQUS为平台,结合FORTRAN程序实现粘弹性动力人工边界精确施加、土体自重应力平衡及粘弹性边界条件下地震动输入,并通过算例验证有限元计算过程的有效性与合理性;建立地基土-支承体系-网架屋盖相互作用的三维整体模型,分析SSDI对网架结构动力性能影响。研究表明,SSDI使网架结构自振周期较刚性地基下延长且地基土越软周期越长,网架结构自振频率随地基土变软更密集;SSDI使基础底面峰值加速度较自由场地表峰值加速度增大5%~30%,且地基土越软增大幅度越大;SSDI效应可增大网架结构节点加速度及节点水平相对位移,且使网架结构节点水平相对位移随地基土的变软逐渐增大。     

考虑土-结构相互作用下不规则建筑振动控制进展

国际上大多被动、主动和半主动控制都是基于结构的动力特性设计的.然而,对于建造于软弱地基上结构,土-结构相互作用(SSI)效应比较强烈,致使土-结构相互作用体系的动力特性发生改变,而这种改变将在很大程度上影响结构振动控制的效果.因此,在结构振动控制设计时,需要定量地考虑SSI的影响.首先,综述了考虑SSI效应研究结构被动...     

桩-土-结构相互作用对高层建筑风振舒适度的影响

推导了脉动风荷载作用下考虑桩-土-结构相互作用时高层建筑顺风向风振加速度响应的计算公式，通过算例说明桩-土-结构相互作用对结构顺风向风振加速度响应有明显的影响。一般而言，各参数变化对加速度响应的影响的幅度不同，在土中阻尼较小时，考虑相互作用后，结构的加速度响应要比不考虑桩-土-结构相互作用时大，即考虑了桩-土-结构相互作用后有可能增加结构风振时的不舒适度。因此，在高层建筑的风振舒适度设计中应当特别考虑到桩-土-结构相互作用的影响。     

土-结构动力相互作用对隔震结构影响的模态分析方法

本文将频域模态分析方法推广到土－结构动力相互作用对基础事震结构的影响分析下。基于上部结构固定时具有正则型的假设下,推导了地震激励作用下,土－结构动力相互作用对基础隔震结构影响的频域模态分析的步骤。算例表明,采用低阶模态进行计算,得到较高精度的分析结果的同时,可以有效地减少计算时间。     

地基土-两层偏心结构相互作用体系平扭耦联参数分析

为研究地基土－两层偏心结构相互作用体系的地震反应,本文对平扭耦联问题进行了参数分析。利用拉格朗日能量法建立了土－两层偏心结构相互作用体系平扭耦联运动方程,求得频域内解析解,并编制MATLAB程序,确定了影响两层偏心结构平扭耦联的主要参数,详细分析了扭平频率比Ω、偏心率B、偏心楼层位置和地基土特性等参数对相互作用体系弹性地震反应的影响规律,以及对平扭耦联程度的影响状况,得到了一些与刚基上偏心结构平扭耦联反应不同的参数影响规律,为工程计算和设计提供参考。     

地基阻抗函数对地基土—结构相互作用分析的影响

本文选用八种不同的地基阻抗函数表达方法,研究地基阻抗选取对土－结构动力相互作用效应的影响,并给出选用建议。     

地震波斜入射下考虑局部地形影响和土结动力相互作用的多跨桥动力响应分析

不规则地形条件下斜入射地震波场求解难度较大,以往的方法在计算精度和适用范围方面仍有不足。该文结合解析推导和有限元模拟,提出了一种基于波场分离技术的不规则地形条件下地震波输入方法,将地震P波和SV波在不同边界下进行波场分离：垂直入射时在侧面边界上分离为自由波场和散射波场,底部边界上分离为入射波场和边界外行场;斜入射时将输入侧对面的边界改为分离成入射波场和边界外行场;并充分考虑局部地形条件的影响,还基于改进的波动方法以便捷地输入节点力。同时对比了多组不同地震入射角度下规则场地和不规则场地的振动反应。结果表明：该方法在多类地形条件下计算精度与效率均较高,适用范围广且易于推广至复杂场地条件,并发现地震波入射角度和局部场地条件对地表位移响应影响较大。该研究可为不规则地形条件下的振动响应分析提供有效的手段。     

考虑扭转耦合的土-结构动力响应的一种简化分析法

提出了一个利用模态分解和傅里叶变换求解不对称结构扭转耦合动力响应的土-结构相互作用分析的实用简化方法，从而不仅使矩阵计算大大简化，计算结果具有较高准确性。数值参数分析表明当地基土为软土，尤其是地基土剪切波波速低于1000m／s时，基础水平位移和摇摆幅度分别随结构质量与基础质量之比和结构高度与回转半径之比的增加而显著增大。对于地基土不是硬土，而且具有一定的高度和刚度偏心距的结构，必须考虑扭转耦合的土一结构动力相互作用的影响。     

土-结构相互作用对储液结构动力反应的影响研究

在对大型工程结构进行地震反应分析时土-结构相互作用通常不可忽略,然而,结构本身巨大的体量及考虑土-结构相互作用后引入的大范围土域模型导致计算规模通常十分庞大,由此引起的计算效率低下问题已成为制约此类结构性能分析的关键因素。该文提出一种新型土-结相互作用分析方法,并基于此实现了大型结构考虑土-结构相互作用的高效地震反应分析,建立不同接触状态下的单元法向和剪切相对位移分解方法;采用三维无厚度Goodman接触面单元格式对土与结构的接触行为进行描述,并通过插值方法对单元非线性变形进行描述,推导出隔离非线性的接触面单元控制方程;在此基础上,建立了大型工程结构考虑土-结构相互作用的整体式计算模型和高效地震反应分析方法。由于该文方法在每次迭代求解过程采用Woodbury公式计算结构响应,其仅需对一个规模极小的局部非线性矩阵进行迭代更新,避免了传统方法所需的结构大规模整体刚度矩阵实时更新分解,因而能够大幅度提高结构地震反应分析效率,数值算例验证了该文方法的有效性及高效性。

     

结构抗震主动控制实验研究

运用智能材料对结构进行抗震主动控制是一个前沿课题,但是目前大多局限于单个构件或者理论推导上,由于建筑结构的复杂性和离散性,进行相关的实验研究是必要的,本文结合一三层智能结构主动控制实验,进行了主动杆件设计,优化以及基于模态的控制;研究表明,主动控制效果与结构参数和布置位置关系密切,而与地震波无关;通过控制作用,结构各层的位移和加速度特别是响应剧烈的峰值得到了很大程度的抑制;主动控制时,基于遗传算法的优化可以高效的实现全局优化,而避免陷入局部优化.     

A non-parametric probabilistic model for soil-structure interaction

The paper investigates the effect of soil-structure interaction on the dynamic response of structures. A non-parametric probabilistic formulation for the modelling of an uncertain soil impedance is used to account for the usual lack of information on soil properties. Such a probabilistic model introduces the physical coupling stemming from the soil heterogeneity around the foundation. Considering this effect, even a symmetrical building displays a torsional motion when submitted to earthquake loading. The study focuses on a multi-story building modeled by using equivalent Timoshenko beam models which have different mass distributions. The probability density functions of the maximal internal forces and moments in a given building are estimated by Monte Carlo simulations. Some results on the stochastic modal analysis of the structure are also given.     

调节阀-管道-流体系统流固耦合动态特性研究

针对调节阀-管道-流体系统的流固耦合问题,建立了考虑阀门定位器作用的系统动态仿真模型,给出了求解调节阀阀芯-阀杆系统响应的预估-校正算法和求解调节阀-管道-流体系统响应的流固耦合有限元方法,利用ANSYS软件对系统在固定开度与变开度情况和流开型与流闭型情况下振动响应进行了定性分析。研究表明:在给定压差下,管道以及流体流向对调节阀阀芯-阀杆系统的位移响应以及阀芯受到的流体不平衡力响应都有较大影响。     

A simple analysis of soil-structure interaction by BEM-FEM coupling

The present paper analyses some particular features of the boundary element method applied to the elastic half-space, which are derived from the choice of a suitable fundamental solution and appropriate discretization. In this way it is possible to get a symmetric and positive definite matrix, which enables a very simple coupling of BEM-FEM procedures.

A way of modelling and solving the classic soil-structure interaction problem, based on coupling Somigliana's equation in discretized form for the elastic half-space with the system which comes from the finite elements treatment of structure, will be developed.

This technique in soil-structure analysis appears interesting because it gives rise to a real simplification of the problem and allows the taking into account of the elastic soil deformability in the structural responses evaluation.