弦支穹顶结构动力反应分析

以天津开发区商务中心大堂的弦支穹顶为研究对象,分析了弦支穹顶结构体系的自振特性,分别运用随机模拟风振分析方法和时间历程分析方法,对其进行了风振和地震反应分析,得到了结构在动力荷载作用下的响应时程,并对分析结果进行了频谱分析和统计分析。研究发现弦支穹顶结构的自振频率呈密集型分布,且振型复杂;结构的风振响应基本以受迫振动为主,没有出现明显的峰值共振现象;结构的地震响应在前几阶基频处出现了较为明显的峰值共振现象;从振动的幅值角度看,风荷载的动力作用效应相对于地震荷载要显著。     

滑移隔震结构的抗风稳定性分析

滑移隔震结构要求在风荷载作用下保持安定。应用多种方法研究了不同摩擦系数、不同基本风压作用下滑移隔震体系的抗风稳定性：（1）考虑一阶振型的等效静力法；（2）采用谐波合成法模拟近似的具有给定功率谱密度函数的脉动风，作用于结构上，进行动力时程分析；（3）根据风压的功率谱密度函数计算脉动风压的概率法。研究结果表明时程分析法与概率法得到的风荷载相近，大于等效静力法得到的风荷载。摩擦系数为0.1可以满足基本风压小于0.90kN／m^2地区滑移隔震结构的抗风稳定性。     

地震和风耦合作用下上海中心大厦结构易损性研究

随着城市人口的增加,越来越多的超高层建筑在中国各大城市涌现,在其全寿命周期内不可避免的会遭受风甚至地震等多灾害的作用。以上海中心大厦为分析模型,根据其场地条件,采用Benowitez在2015年提出的1种基于随机波的模型方法模拟不同高度处具有空间相关性的脉动风荷载时程。通过对Perform 3D有限元软件建立的上海中心大厦模型进行非线性动力时程分析,研究地震和风耦合作用下对于结构性能的影响,并基于多灾害需求生成结构在地震和风耦合作用下的易损性曲面来研究结构的抗振可靠度。结果表明:结构的响应和易损性随着风速和PGA的增大而显著增大;随着风速的增大结构的响应和易损性均有增大的趋势,但随着地震动的增大,风荷载对结构响应和易损性影响逐步减小。     

输电塔风振疲劳可靠性分析

基于时域理论研究输电塔在风振作用下的疲劳可靠性问题。本文采用Davenport谱模拟脉动风速,通过分析计算杆件内力,得到风荷载时程数据。利用分析软件SAP2000建立结构的有限元模型,将时程荷载施加到结构有限元模型上,求得输电塔关键杆件应力时程响应。采用雨流法统计分析应力时程数据,得到应力循环幅值及其应力均值。基于疲劳理论的Basquin方程、Miner累积损伤准则以及Goodman修正方程,推导出处理疲劳问题的概率数学模型。结合平均风的分布概率以及计算结构疲劳寿命的方法,得到关键杆件在一定可靠度下的疲劳寿命。通过文章分析可知,随着可靠度数值的变化,结构的疲劳寿命相差极大。     

船舶撞击作用下考虑桩-土相互作用的高桩码头结构动力响应分析

船舶撞击荷载作用下高桩码头结构的动力放大效应不可忽略。采用数学理论推导与动力时程仿真计算相结合的方式,对靠泊船舶撞击作用下高桩码头结构的动力响应及动力放大效应进行了研究,获得了多自由度结构在单点撞击荷载作用下的动力响应公式及相应的动力放大系数公式,推荐了数值计算时船舶撞击荷载的时程曲线类型及持时,获取了船舶靠泊撞击荷载下考虑桩-土相互作用的高桩码头结构动力放大效应规律,明确了桩-土相互作用对放大效应的影响。计算与分析结果表明:船舶靠泊撞击荷载的时程曲线可近似为持时1.0 s的半正弦曲线;在靠泊船舶撞击荷载作用下考虑桩-土相互作用的软基上的高桩码头结构对撞击荷载的动力放大系数在2.0左右;不考虑桩-土相互作用的计算结果偏于不安全,建议在进行软土地基上高桩码头结构的动力响应计算时应避免采用假想嵌固点法;以上结论可为码头结构设计时船舶撞击荷载的合理取值与模型有限元计算提供理论依据。     

考虑叶片与塔架耦合作用的风电塔架风振响应分析

现有的风力发电塔架风振响应分析大多忽略叶片与塔架的耦合作用,而由于叶片质量和扫略面积较大,对风力发电塔架风振响应分析的影响不可忽视,因此,在风电塔架的研究中考虑叶片对塔架的影响,其结果会更加接近实际情况。本文考虑叶片与塔架耦合作用对风力发电塔架风振响应的影响,建立了相应的力学模型和运动方程。分别对有无叶片塔架耦合作用进行模态分析,比较了两者的固有频率。并通过MATLAB软件编写程序得到脉动风荷载时程曲线,最后在ANSYS中对风电塔架脉动风荷载进行时程分析,得到两种不同风电塔架模型的风振响应时程曲线,比较了两者在同一高度处的位移、速度和加速度反应,为进一步研究实际风电塔架结构提供了可靠的理论依据。     

张弦网壳结构的自振特性及地震响应分析

对安徽大学体育馆屋盖张弦网壳结构的动力特性进行了分析,采用时程分析法对改变矢跨比的张弦网壳结构进行水平、竖向地震作用分析。分析结果表明,张弦网壳结构的自振频率密集,结构的低阶整体振型以竖向振动为主,刚性网壳下布置索杆施加初始预应力可以提高结构竖向刚度并由此提高结构基频;结构空间刚度的变化决定结构在不同方向地震作用响应的特点。     

地震与水平环境荷载下风电单桩基础动力响应分析

为探究复杂环境荷载和地震共同作用下饱和场地中单桩基础的动力响应,文中采用有限差分整体时程数值分析方法,对饱和砂土场地中海上风电单桩基础在水平环境荷载与地震荷载联合作用下的动力响应进行了非线性分析。通过与离心机试验结果对比,验证了所建立的数值分析模型的合理性与有效性。基于数值计算结果,对地震单独作用和水平环境荷载-地震联合作用2种工况下海上风电单桩基础的动力响应规律差异进行探讨,并进一步分析了上部结构质量、埋深等对联合荷载作用下单桩基础动力响应的影响。研究结果表明,在海上风电单桩基础结构设计中应考虑水平环境荷载与地震联合作用的影响,且应将桩的埋深作为重要设计参数加以考虑,而结构质量对联合荷载作用下海上风电单桩基础结构体系响应的影响较小。     

弦支穹顶屋盖结构的风振响应研究

弦支穹顶屋盖结构的自重较轻,风荷载作用是结构设计的控制因素,应当对其风振动力响应进行研究.本文采用AR法并结合MATLAB软件对某体育馆椭圆形弦支穹顶屋盖结构的风速时程进行模拟分析,然后进行结构风振响应时程的有限元分析,得出了结构的风振系数和一些有意义的结论:其节点位移风振系数为1.74,位移风振系数随着初始预应力水平的增大而增大;风振响应过程中,拉索的预应力有所降低,靠近结构中心位置拉索的预应力损失率比靠近外部的大;初始预应力越大,预应力损失率越小;弦支穹顶结构环索预应力水平的降低会对结构的风振响应有不利的影响;弦支穹顶屋盖结构只考虑等效静力风荷载作用的结构抗风设计偏于不安全,应当考虑脉动风的作用.     

军山斜拉桥非线性时域抖振分析

武汉军山大桥是跨越长江的中跨跨径很大的斜拉桥，在脉动风作用下，其线性抖振响应较大，动力放大系数基本上大于2。为了比较该桥非线性抖振响应与线性抖振响应的差别，本文根据某地短期的实际风速时程记录资料，在一定的概率下，对该地区100年一遇的极值风速时程进行抖振分析比较。计算结果表明，对于该桥说来非线性影响不是很明显。     

基础动力刚度的精确数值解及集中参数模型

土－结构相互作用分析的关键是建立以土－结构界面定义的无限半空间的动力刚度矩阵。本文介绍了一种求解半无限地基动力刚度的新方法，通过两个算例验证了该方法的精度，并给出了一种利用频域刚性基础动力刚度计算基础时域荷载响应的实用方法，该研究为刚性基础设计提供了一种新的，可靠的理论方法。     

土-大型地铁地下车站结构动力接触效应研究

以苏州地铁一号线的星海站为工程背景,考虑土与地铁车站结构非线性动力相互作用效应,分析了土与地下结构接触面的动力分离与滑移效应、土与地下结构接触面上动土压力和动摩擦力的分布规律与反应幅值,以及动力接触效应对地铁车站结构动力反应的影响规律。研究结果表明：强地震发生时,在地铁地下车站结构侧墙顶端,出现了土与结构接触分离现象,在车站结构顶底板处,土与结构产生了相对滑移现象;考虑动力接触效应时,地下结构总体动力反应是变小的。给出了车站结构侧墙上动土压力分布规律及其动土压力系数,以及车站结构顶底板上的动土压力分布规律及其反应幅值。研究结果对进一步了解土与地下结构的动力接触效应及其对地下结构动力反应的影响,具有一定的参考价值和指导意义。     

地震作用下低层建筑砌体结构的动力特性分析

传统低层建筑砌体结构动力特性分析中,易受到外界环境的干扰,砌体结构的完整性欠缺,导致动力特性分析的准确度较低。为提高低层建筑砌体结构的抗震性能,提出地震作用下低层建筑砌体结构的动力特性分析方法。首先利用低层建筑砌体结构反应自功率谱,完成砌体结构的自振频率辨认;然后通过941B型超低频率测振仪测试自振频率,筛出振动波形中噪声干扰的区域,获取时域波形和频域波形;最后依据时域波形和频域波形塑造低层建筑砌体三维精细化模型,在该模型基础上,通过子空间迭代算法获取低层建筑砌体结构的模拟结果,分析地震作用下芯柱、圈梁等构造措施对建筑砌体结构动力特征的影响,完成砌体结构的动力特性分析。实验结果表明,利用所提方法对地震作用下低层建筑砌体结构的动力特性进行分析,得到的分析结果准确度较高。     

THE THEORY OF RESPONSE ANALYSIS OF FUZZY STOCHASTIC DYNAMICAL SYSTEMS WITH A SINGLE DEGREE OF FREEDOM

Most real-life structural/mechanical systems have complex geometrical and material properties and operate under complex fuzzy environmental conditions. These systems are certainly subjected to fuzzy random excitations induced by the environment. For an analytical treatment of such a system subjected to fuzzy random excitations, it becomes necessary to establish the general theory of dynamic response of a system to fuzzy random excitations. In this paper, the theory of response, fuzzy mean response and fuzzy covariance response of a single-degree-of-freedom (sdf) system to fuzzy random excitations in the time domain and frequency domain is put forward. The theory of response analysis of an sdf system to both stationary and non-stationary fuzzy random excitations in the time domain and frequency domain is established. Two examples are considered in order to demonstrate the rationality and validity of the theory, and the models of stationary filtered white noise and non-stationary filtered white noise fuzzy stochastic processes of the earthquake ground motion are set up. Methods of analysis for fuzzy random seismic response of sdf systems are put forward using the principles of response analysis of an sdf fuzzy random dynamic system.     

线性土-结构动力相互作用时域-频域联合解法

提出一种线性土-结构动力相互作用时域-频域联合解法．首先，用近场波动数值模拟解耦技术求得在短时脉冲作用下采用Rayleigh阻尼系统的时域解；再对时域解进行富立叶变换得到相应频域解；然后根据阻尼与系统动力反应结果的关系，利用泰勒级数展开技术得到具有复阻尼系统的频域解．这一方法充分利用了时域解耦显式算法的优点，提高了线性土 结构动力相互作用分析的计算效率．      

无限元法在深覆盖层土石坝动力分析中的应用

以复杂地质条件的西藏高原地区旁多水电站实际工程为背景,探讨了有限元法与无限元法在深覆盖层悬挂式防渗墙土石坝结构非线性动力分析中的差异,分析和比较了无限元法和有限元法在西藏高原旁多水电站土石坝结构三维模型地震动响应的计算结果,验证了引入无限元法模拟西藏高原地区地基中复杂地质条件下的无限域或半无限域问题的可靠性和精确性。结果表明:在西藏高原地区复杂地质条件下,无限元法相比有限元法能量弥散现象较为明显。通过分析得到了西藏高原具有深覆盖层坝体结构地震动响应的规律性分析结果,为无限元法在西藏高原地区此类工程中的应用提供参考。     

Dynamic interaction numerical models in the time domain based on the high performance scaled boundary finite element method

Consideration of structure-foundation-soil dynamic interaction is a basic requirement in the evaluation of the seismic safety of nuclear power facilities. An efficient and accurate dynamic interaction numerical model in the time domain has become an important topic of current research. In this study, the scaled boundary finite element method （SBFEM） is improved for use as an effective numerical approach with good application prospects. This method has several advantages, including dimensionality reduction, accuracy of the radial analytical solution, and unlike other boundary element methods, it does not require a fundamental solution. This study focuses on establishing a high performance scaled boundary finite element interaction analysis model in the time domain based on the acceleration unit-impulse response matrix, in which several new solution techniques, such as a dimensionless method to solve the interaction force, are applied to improve the numerical stability of the actual soil parameters and reduce the amount of calculation. Finally, the feasibility of the time domain methods are illustrated by the response of the nuclear power structure and the accuracy of the algorithms are dynamically verified by comparison with the refinement of a large-scale viscoelastic soil model.     

浅埋地下结构顶板在竖向地震作用下的动力响应

采用结构动力学的方法研究了浅埋地下箱形结构在竖向地震作用下的动力响应。鉴于土与结构动力相互作用分析的复杂性,为了简化分析,整个分析过程分为2步。第1步把结构看作是刚体,利用刚体与地基的相互作用分析求得刚体在竖向地震分量作用下的动力响应;第2步首先考虑到了侧墙对于顶板的抗弯约束作用,求得了顶板的固有频率及振型,并把第1步刚体的动力响应作为输入求解顶板梁的受迫振动,进而求得了顶板弯矩。     

随机结构动力可靠度分析的极值概率密度方法

提出了随机结构动力可靠度分析的极值概率密度方法。基于概率密度演化的基本思想,构造一个虚拟随机过程,使得随机结构动力反应的极值为该虚拟随机过程的截口随机变量。进而．采用概率密度演化方法,建立概率密度演化方程并求解给出随机结构动力反应的极值分布。在安全域内积分即可给出结构动力可靠度,当安全界限为随机变量时,采用这一方法几乎不增加额外的工作量,与随机模拟结果的比较表明,本文建议方法具有良好的精度和效率。     

带纵向加强肋复合墙结构动力反应分析

采用脉动测试法测试带纵向加强肋复合墙结构示范工程房屋的动力特性,从而确定结构的自振频率;建立结构有限元数值模型,对该结构进行弹性及弹塑性时程分析,研究结构的动力反应,进而评估低层带纵向加强肋复合墙结构的抗震能力。动力反应分析结果表明:结构的破坏按先砌块后框格的顺序分阶段进行,带纵向加强肋复合墙结构具有两道抗震防线。结构变形以剪切变形为主,罕遇地震作用下结构损伤主要集中在门窗联肢墙体上,且门窗联肢墙体中窗洞两侧砌块的损伤程度最大,洞顶肋格砌块次之,洞底肋格砌块最小。最大层间位移角为1/773,结构表现出较强的抗倒塌能力。