混合结构时程分析中的阻尼比计算研究

摘 要： 混合结构由于其建筑及功能上的种种优点,在现代建筑中得到广泛应用。对这类结构进行分析时,主要有两个问题：一是在考虑不同材料的情况下,结构的整体阻尼比如何计算;二是在整体阻尼比的计算结果下,如何针对小阻尼材料进行修正。本文以高楼顶加钢塔的这一混合结构形式为例,建立了一种非比例阻尼矩阵的构造方法,计算结果表明该构造方法得到的振型阻尼比可以较好的反映对主体结构和顶部钢塔影响最大的4阶振型的耗能特点。此外,本文基于反应谱法推导了顶部钢塔在整体阻尼比（第一阶主振型的阻尼比）计算下的误差,在此基础上,给出了相应的修正公式,最后采用上述方法分析了洛阳某高层顶部钢塔的地震响应。     

基于小波变换的非平稳脉动风时变功率谱估计方法研究

为揭示非平稳随机脉动风的时频特性,基于小波变换原理推导了时变功率谱的时间、频率和幅值与小波变换系数的关系,建立了非平稳随机脉动风时变功率谱估计的小波函数加权和法,并采用模拟非平稳脉动风和实测台风过程对理论推导结果进行了验证。研究结果表明:非平稳随机过程在某一时刻的不同尺度小波变换系数是一个以此非平稳随机过程的调制函数与小波函数的乘积为调制函数的非平稳随机过程的傅里叶变换,非平稳随机过程的时变功率谱等于不同尺度和不同时移的小波函数模平方的加权和,小波函数加权和法计算的非平稳随机脉动风的时变功率谱与理论结果具有良好的一致性。小波函数加权和法可有效地估计非平稳随机脉动风的时变功率谱,估计的时变功率谱可为进一步理解强(台)风的随机脉动特性奠定基础。     

钢结构风致疲劳分析的多尺度有限元验证分析

为了研究钢结构风致疲劳分析中的多尺度有限元建模技术并验证其合理性,选择某二层框架结构,分别采用约束方程法和子模型法建立多尺度有限元模型,进行风荷载静力分析、动力时程分析及风致疲劳分析,并将计算结果与单一尺度模型进行比较,研究各多尺度有限元模型的特点,在此基础上研究局部细观尺度模型区域大小的选择.结果表明：在静力分析、动力时程分析及疲劳分析中,多尺度模型的计算结果与单一尺度模型吻合较好,精度可满足工程需要;子模型法相对约束方程法的精度更高,但更易受局部模型区域大小的影响.针对与本工程梁柱尺寸相似的钢框架结构,建议当采用约束方程法时,边界离研究部位横向轴线的距离选为0.05 m,而当采用子模型法时选为0.10 m.     

减震设计与抗震设计RC框架结构抗地震倒塌能力对比

与传统抗震设计不同,结构的消能减震设计通过在结构上设置减震装置以消耗地震输入能量,达到减轻主体结构地震响应的目的,在满足相同的设计要求下,减震设计结构由于阻尼器的耗能作用,其截面尺寸或配筋较抗震设计结构有一定的优化。根据我国抗震规范,按传统抗震方法和消能减震方法分别设计了一组钢筋混凝土框架结构。采用基于动力增量时程分析方法的结构抗倒塌易损性分析流程,对不同设计方法所设计的框架结构的抗地震倒塌能力和抗倒塌安全储备进行了定量评价,并对计算结果进行了对比分析。根据分析结果提出了提高高烈度区减震设计框架结构抗倒塌能力的相关措施,并通过算例验证了所提措施的有效性。     

基于遗传算法的高耸结构环形TLD满意优化设计

针对高耸结构环形TLD的多目标优化设计开展研究。首先,建立了高耸结构环形TLD控制的动力学模型,并编制了其求解程序。随后,提出了采用Sigmoid函数作为独立满意度函数,并通过线性加权建立了复合满意度函数。进而,基于遗传算法(Genetic Algorithm, GA),选取环形TLD的几何参数作为设计变量,结构响应和阻尼器行程的复合满意度作为优化目标,建立了高耸结构环形TLD控制的满意优化设计方法。最后,针对某自立式钢烟囱,编制程序开展了其在风荷载作用下环形TLD减振的优化设计。研究表明,该方法能够快速有效地得到一组满足工程需要且较为经济的设计参数,同时该方法对权重系数的敏感度较低,降低了多目标优化设计时权重系数选择的难度。     

一种基于经验模式分解的结构损伤预警方法

提出了一种基于经验模式分解的结构损伤预警方法。首先,将结构反应信号用经验模式分解方法分解成一系列固有模态函数;然后,利用固有模态函数在结构损伤前后的能量分布变化来表征结构因损伤引起的动力特性改变;最后,计算结构的损伤预警指标。应用该方法对健康监测Benchmark模型结构进行分析,采集模型在锤击激励下结构损伤前后的动力响应,计算了结构损伤预警参数及其损伤预警指标。试验数据分析表明,基于经验模式分解的结构损伤预警指标具有良好的损伤预警能力,能够准确地判断结构初期损伤的发生。     

大跨度张弦桁架结构自振特性和地震响应分析

为了研究大跨度张弦桁架结构的自振特性及其地震响应,首先应用有限元方法对结构的振型进行分析,然后通过时程分析法讨论张弦桁架结构在地震作用下的动力响应,主要研究了不同预应力、撑杆数、拉索横截面积及约束条件对其自振特性和地震响应的影响以及不同地震波对结构响应的影响。分析结果表明,张弦桁架结构的低阶振型以竖向振动为主,预应力、撑杆数、拉索横截面积对低阶振型影响很小,对结构的地震响应影响也很小;但约束条件对结构的低阶振型影响很大,对结构的地震响应影响也很大;结构的响应还与地震波有很大关系。     

大跨维修机库整体模型的地震响应研究

大跨度维修机库结构动力特性复杂,研究该类结构并进行多维地震响应具有重要的实用意义.本文在分析平板网架类大跨机库动力特性的基础上,对机库进行了单维以及多维地震作用下的时程分析,研究了机库屋盖杆件在不同方向地震波作用下的内力分布特点,进而给出了机库在各种工况下的杆件内力放大系数分布规律.结果表明,水平地震作用下机库下部支撑柱附近的杆件往往内力值与内力放大系数均较大,在设计中应给予足够重视.最后通过大量计算分析研究了地震动输入角度对结构主要响应指标的影响效果.     

风洞筒体预制板拼接节点力学性能试验研究

为满足大型风洞筒体预制板横向、纵向拼接处力学性能要求,提出了预制板横向、纵向拼接节点两种新型构造措施。对新型横向、纵向拼接节点各9个试件进行受弯、受剪和轴向拉压等试验研究,量测并分析试件的荷载、位移及应变,观测试件的裂缝发展情况和破坏过程。对新型横向拼接节点的受弯、受剪、受拉承载力以及纵向拼接节点的受剪承载力进行了理论简化分析计算,计算结果与试验结果吻合较好。研究结果表明:该新型横向、纵向拼接节点连接可靠,具有良好的承载能力和变形能力。     

新型黏滞阻尼墙动力性能试验研究北大核心CSCD

设计了一种新型黏滞阻尼墙,并通过水平动力加载试验,研究新型黏滞阻尼墙在不同振动频率和位移幅值下的阻尼力与位移关系,探讨了新型黏滞阻尼墙的滞回特性,以及振动频率、位移幅值、速度、循环特性等对其动力性能的影响。研究表明,新型黏滞阻尼墙耗能效果较好,其阻尼力与速度有关,而与频率无相关性;地震作用下,其耐久性较好。