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基础隔震结构随机地震响应分析的复模态法 总被引：13，自引：1，他引：13
本文对多自由度基础隔震结构的随机地震响应问题进行了系统研究，首先建立了运动方程，然后用第一振型将上部结构展开，针对所得方程为非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况，用复模态法解耦，获得了以第一振型表示的结构地震响应的解析解，对单自由度体系，此解即为结构响应的精确解，从而建立了两自由度体系在任意非经典阻尼与非对称质量和刚度情况下随机地震响应解析解分析的一般方法。本文方法也可用于带TMD减震结构、无损伤“加层减震”加固结构的随机地震响应分析与优化设计。 相似文献
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顺桥向随机地震动作用下,大跨度刚构桥墩梁固结处墩顶产生动弯矩会引起桥跨产生动弯矩,从而会引起桥跨结构水平及竖向耦合振动。针对现行刚构桥随机地震动响应无解析解的问题,提出了一种分析其顺桥向随机地震激励下水平及竖向耦合震动响应分析的简明解析解。首先,建立刚构桥顺桥向激励下水平和竖向耦合振动的地震动方程,利用实模态振型分解法将结构地震动化为以实模态广义坐标表示的系列单自由度地震动方程的线性组合;其次,基于虚拟激励法获得刚构桥实模态广义坐标和结构位移的频域解,并基于二次式分解法获得了上述响应量的0～2谱矩和方差的简明解析解;再次,基于动力学等效原则获得了刚构桥等效地震力的计算式;最后,通过算例验证了所提解析解的正确性,并研究了刚构桥响应量与实模态振型的关系。研究表明：刚构桥地震动分析时需要考虑多个振型的影响,且竖向振动不能忽略。本文所提方法可用于其他复杂桥梁基于复杂平稳随机激励下响应量的分析。 相似文献
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合理的地震动强度指标是预测和评价结构抗震响应的重要基础。选取24个周期点的单自由度体系和一个高层框架核心筒长周期结构,基于不同震源机制的100条地震动记录时程分析结果,研究16种地震动强度指标与结构地震响应的相关性,并提出考虑高阶振型影响的改进反应谱相关型地震动强度指标。研究表明：（1）不同地震动强度指标与结构地震响应的相关性差别较大,随着单自由度体系自振周期的增大,地震动强度指标与单自由度体系地震响应的相关性大致呈减小的趋势;（2）对于高层长周期结构,综合对比分析各地震动强度指标分别与顶点最大位移、最大基底剪力、最大层间位移的相关性,从工程实用角度出发,推荐地面运动峰值速度为最佳地震动强度指标;（3）由于高层长周期结构受高阶振型影响显著,采用含有高阶振型因素的反应谱强度指标可提高与结构地震响应的相关性。 相似文献
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本文应用随机摄动法分析了地基土-非线性单自由度结构相互作用体系的随机临界地震激励和对应的临界地震响应,导出了相应于平稳高斯过程的有关计算公式。作为算例,计算了一水塔结构的随机临界地震响应,结合干稳过滤白噪声随机地震动模型,计算了水塔的地震响应,并与其随机临界地震响应作了比较,从而对随机临界地震响应分析法的可靠性作了进一步的定量评估。 相似文献
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带加强层高层、超高层建筑结构目益增多,针对此类结构提出合理的抗震设计方法十分必要.根据模态理论考虑高阶振型对结构反应的贡献,基于较成熟的多层结构直接基于位移的抗震设计理论,提出了带加强层高层建筑结构直接基于位移的抗震设计方法.方法根据模态理论将结构各个振型分别等效为单自由度体系,计算各单自由度体系的地震响应,进而以振型... 相似文献
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对于频率分布密集或受频带较宽的地震激励的结构，其响应不再以某一单一振型为主，须考虑采用多点控制。本文对受TMD多点控制的结构进行了研究。文中建立了带有多个子结构系统的以模态坐标和子结构自由度为未知量的统一运动方程。针对所得方程为非对称质量、非对称刚度、非经典阻尼的情况，本文给出了使用直接法求解的格式。地震随机响应分析采用了虚拟激励法，可以考虑各振型之间的耦合项，计算量小且精度高。本文的方法适用于带有多个子结构的系统的一般性问题，具有广泛的应用价值。 相似文献
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行波效应对大跨度空间结构随机地震响应的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
深入研究了行波效应对大跨度空间结构随机地震响应的影响,进一步完善了大跨度空间结构随机地震响应分析理论。推导了双支座、单自由度体系地震响应功率谱密度函数的解析表达式,研究了不同频率体系的响应峰值随地面视波速的变化规律,分析了多支撑点、多自由度体系的地震响应功率谱矩阵的特点,发现多自由度体系地震响应随地面视波速的变化规律与单自由度体系相似。数值模拟了某体育馆网壳结构在不同地面视波速情况下的随机地震响应,结果表明,考虑地震动行波效应后,结构地震响应随地面视波速的变化而显著变化,当视波速较低时其变化规律很复杂;且支撑点附近、受拟静力位移影响较大的部分杆件的地震响应明显增大,远离支撑点处、受拟静力位移影响较小的部分杆件的地震响应稍有减小。由此得出结论,对于大跨度空间结构的随机地震响应分析,必须考虑地震动的行波效应,尤其当受拟静力位移影响较大的部分杆件对结构抗震设计起控制作用时;且应对可能出现的地面视波速进行全面分析,作为结构抗震设计依据。 相似文献
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基础平动与转动结构随机地震响应分析的复模态法 总被引：1，自引：0，他引：1
本文对基础平动与转动结构随机地震响应问题进行了系统研究。首先建立了结构运动方程，然后针对体系运动方程为非经典阻尼的情况．用复模态法解耦获得了体系位移、速度和加速度随机地震响应的解析解，最后通过一个例子来说明考虑结构一地基相互作用的必要性。本文方法可推广到非平稳地震响应分析。 相似文献
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本文采用子空间迭代法分析了单层膜型网壳结构的自振特性;推导了大跨空间结构几何非线性地震响应时程分析的计算过程,编制相应的计算程序,用振型分解反应谱法与时程法进行了结构地震响应特性分析。研究表明:膜型网壳结构的抗震性能比较好;用反应谱法分析时,水平地震作用下截断振型取15、竖向地震作用下取60可满足工程设计要求;用反应谱法计算结构竖向地震响应是安全可靠的,但进行水平地震响应分析时,最终还需用时程法进行验算。 相似文献
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带TMD的结构基于动力可靠性约束的优化设计 总被引：4，自引：0，他引：4
本文在运用复模态法求得多自由度带TMD结构随机地震响应解析解的基础上．采用基于动力可靠性约束的优化设计方法对TMD装置参数的优化取值进行了系统研究,以结构最大位移响应的期望值为目标函数,以TMD装置响应的动力可靠性为约束条件,运用罚函数法获得到TMD装置的优化设计参数．并给出了算例,从而建立了带TMD结构基于动力可靠性约束的抗震优化设计的一整套方法,本文方法也可用于基础隔震结构、带TLD减震结构以及带TMD和TLD抗风结构的优化设计。 相似文献
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A study of the dynamic response of offshore structures to simultaneous loadings by random earthquake ground motions and random sea waves is presented. Emphasis is placed on the evaluation of dynamic soil-structure interaction effects and also on the evaluation of non-linear hydrodynamic damping effects due to sea waves for the seismic response. The structure is discretized using the finite element method. Sea waves are represented by Bretschneider's power spectrum and the Morison equation defines the wave forcing function. The Tajimi-Kanai power spectrum is used for the horizontal ground acceleration due to earthquakes. The governing equations of motion are obtained by the substructure method. Response analysis is carried out using the frequency-domain random vibration approach. It is found that the first few vibrational modes contribute significantly to the dynamic response. The response due to earthquake loadings is larger when the soil-structure interaction effects are considered. The hydrodynamic damping forces are higher in random seas than in still water and sea waves reduce the seismic response of offshore structures. Studies on the first passage probabilities of response indicate that small sea waves enhance the reliability of offshore structures against earthquake forces. 相似文献
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The equations of motion are derived for the first mode response of a linear multistorey structure having a linear vibration absorber attached to the roof. Furthermore, the variance of the first mode response to a gaussian white noise lateral base acceleration (as a model of earthquake excitation) is determined. Smallest possible values of the variance of the response along with corresponding absorber parameters are established using an optimization program. It is demonstrated that the absorber is quite effective in reducing first mode response for 5- and 10-storey structures even with relatively small values of the absorber mass. Moreover, minimal responses for the randomly excited single-degree-of-freedom system have been determined, and a design example is presented. The absorber system has potential application not only in earthquake engineering but also in aerospace and terrestrial vehicle design. 相似文献
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针对既有方法在分析TMD结构基于双过滤白噪声激励下结构响应的解表达式复杂而导致计算效率低的问题,提出了一种简明封闭解法。首先,利用双过滤白噪声谱的滤波方程与TMD结构的地震动方程联立,可将TMD结构基于复杂的双过滤白噪声激励准确的表示为易于求解的运动方程;其次,基于复模态法获得TMD耗能结构位移、层间位移的系列响应的复特征值及复模态参与系数;然后基于随机振动理论获得了TMD结构随机地震动系列响应（相对于地面绝对位移和结构层间位移）的功率谱统一形式的二次正交解,进而获得了TMD结构系列随机响应的0-2阶谱矩和方差的简明封闭解。最后研究了基于首超破坏准、Markov过程假设及串联失效模式的TMD结构的体系动力可靠度。通过一算例分析,表明了本文方法的正确性和高效性。因此,本文方法可用于各类线性结构基于复杂的随机地震动响应的分析及其动力可靠度计算。 相似文献
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为准确全面地量化分析研究土木工程建筑中混凝土结构抗震稳定性,提出基于滞回曲线以及结构动力方程的混凝土结构抗震稳定性分析方法。首先采用滞回曲线描述混凝土结构在地震作用下的损伤情况,对滞回曲线模型拐点进行有效操作,确保动力方程对混凝土结构抗震稳定性进行有效分析。其次采用基于混凝土结构动力方程的抗震稳定性分析方法,对地震地面运动模型以及结构分析模型来分析混凝土结构的随机地震反应情况,得到混凝土结构随机反应的汇总量,在此基础上通过双参数的结构破坏模型,基于结构稳定性原理,获取运算混凝土结构抗震稳定性的概率表达式,再基于该表达式分析混凝土结构的抗震稳定性情况。实验结果说明,所提方法能够对土木工程建筑中不同类型混凝土构件抗震稳定性进行有效分析,分析结果准确且全面。 相似文献
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It has been shown that the use of base isolation not only attenuates the response of a primary structural system but also reduces the response of a secondary system mounted on or within the main structure. The isolation system, superstructure and equipment may be made of different materials with significantly different energy dissipation characteristics such that the damping matrix for the combined system is non-classical and can only be approximately expressed by modal damping ratios if the classical mode method is used for analysis. The object of this paper is to evaluate the accuracy of this procedure in approximating the responses of base-isolated structures and internal equipment. The complex mode method can provide exact solutions to problems with non-classical damping and is used here to find the exact response of the isolation-superstructure-equipment system. The entire system is assumed to be linear elastic with viscous damping and the superstructure is assumed to be proportionally damped so that the deformation of the superstructure can be expressed in terms of its classical modes. Recognizing that the ratio of the equipment mass to the structural mass and the ratio of the stiffness of the isolation system to the superstructural stiffness are both small, perturbation methods are used to find the response. This study shows that the response of base-isolated structures can be determined by the classical mode method to some degree of accuracy, but the higher frequency content is distorted. The equipment response derived by the classical mode method is much smaller than the exact solution so that the complex mode method should be applied to find equipment response. 相似文献
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平稳随机地震地面运动过程模型及其统计特征 总被引：8，自引：3，他引：5
地震地面运动过程具有强烈的随机性,应用随机理论对实际工程结构进行地震可靠性分析和抗震设计与加固时都需要建立合理的随机地震地面运动模型,本文选择3种典型的随机地震动模型,即理想白噪声模型、金井清模型和改进的金井消模型,分析了它们的物理概念、频域特征以及适用范围。引入状态向量,建立状态方程．通过复振型叠加法分析了地震地面运动过程的时域统计特性,推导出3种随机地震动模型的相关函数的解析表达式．这些结果可为结构随机地震反应时域分析和抗震可靠性评估提供基础。 相似文献