确定结构基底等效输入地震动的简化方法

本文用理论和实例计算分析了土与结构间的动力相互作用。根据基底等效输入的地震动相对入射地震动的传递函数特点研究出了一种等效输入的方法，该方法比较好地反映了场地和结构的动力特性对基底等效输入的影响。为利用刚性基底假设理论来分析土-结构动力相互作用提供了一种方法。     

基础隔震结构抗震可靠度简化分析方法

选用胡聿贤平稳地震地面运动模型作为基础隔震结构的随机地震动输入,采用Bouc-Wen模型描述隔震结构的层间滞变位移,将滞变体系动力特性矩阵随机等效线性化,并建立等价线性状态方程。引入左右特征向量系,对振动微分方程进行解耦,推导了基础隔震结构随机地震响应的统计矩解析解。采用变形失效准则,定义了上部结构和隔震层的功能状态极限函数。在此基础上,采用首次超越破坏模型,基于Possion分布假设和串联系统可靠度模型,建立了从整体上评价基础隔震体系抗震可靠度的简化分析方法。最后,通过一个基础隔震框架结构计算实例,说明了这种方法的运用。     

飘浮体系斜拉桥纵向抗震计算的单塔模型

通过全桥模型计算结果与单塔模型计算结果的对比,讨论了集中质量在塔上锚固区处堆聚位置,定义了一个结构动力特性和结构地震反应的修正系数,提出了飘浮体系斜拉桥塔纵桥向地震反应计算的单塔模型。多个工程实例的分析结果表明,采用单塔模型的典型误差在15%左右,精度可以满足工程抗震设计的要求,使桥塔的抗震计算得到简化。     

大高宽比隔震结构地震反应的实用分析方法

本文提出了高层隔震结构等大高宽比隔震结构体系地震反应分析的单质点、2质点和3质点剪切型简化计算模型,同时还提出了高宽比影响系数的概念和计算式。这种纯剪切的简化计算模型成功地模拟了剪切加转动多质点计算模型的动力特性,通过高宽比影响系数对剪切型计算模型得到的剪力系数进行非线性放大,使数十质点的隔震结构体系都能够简化成单质点、2质点和3质点体系进行地震反应分析。文末对22层高宽比为5．01的某22层隔震结构进行了算例分析,简化计算理论的计算结果和时程分析法计算结果一致性良好。     

结构动力分析阻尼模型研究

提出了结构动力时程分析修正的Ｒａｙｌｅｉｇｈ阻尼模型和一个基于单元特性的阻尼参数方法,可用于合理确定复杂阻尼结构的阻尼参数,工程应用实例表明,阻尼参数的计算对时程响应计算结果的影响是十分明显的,必须在分析结构体系振动特性的基础上慎重确定阻尼参数,以避免为为放大或滤掉主要振型,造成虚假的结论。     

多肢剪力墙自振频率传递矩阵法简化计算

基于连续体系模型与传递矩阵法的结合,提出了一种简化方法来计算多肢剪力墙的动力特性。整个结构体系等效模拟为一个夹层结构梁;建立了相应的基本微分方程;通过求解微分方程得到了楼层间变形函数;利用边界条件及层间变形函数导出了层间传递矩阵;据此计算出了体系的振型与自振频率。算例分析表明本文方法计算结果与文献给出的解是比较吻合的。     

隔震板柱结构-基础-地基相互作用地震反应分析

对广州地区一例地基-基础-隔震板柱结构动力相互作用体系进行了计算分析.通过与常规设计方法及非隔震体系的比较,研究了该体系地震反应的变化规律,并分析了阻尼比、地基土特性、基础刚度、基础型式、基础埋深、土体深度、上部结构刚度和地震波等因素对相互作用体系动力特性及地震反应的影响.     

平扭耦联隔震体系的简化模型及有关参数变化的计算分析

本文根据隔震结构的动力学特点，提出了空间平扭耦联隔震结构简化计算模型，该模型仅有四个自由度，做定性分析和近似计算十分方便，力学概念明确可靠，文中并对这种体系的动力特性和反应，采用反应谱方法进行分析计算。还对平扭耦联隔震结构的重要特征参数对结构的动力特性和动力反应的影响，进行了较为全面的分析研究。     

悬挂结构体系地震响应特性及其突变性分析

对现有悬挂结构动力分析模型作了改进,引入了悬挂子结构的随动刚度,将子结构对主结构的非线性驱动力添加到运动方程中。用数值解法给出了悬挂结构体系的地震响应分析,进而给出了振幅与频率响应的计算结果。分析了结构响应突变的复杂特性,结果表明体系参数的微小变化使响应振幅及其突变值等特性产生明显变化,反映出结构体系的地震响应特性对参数变化非常敏感。另外,当吊杆长度较大时,非线性参数较小,结构的突变现象消失,产生"伪线性"性质。     

局部复杂场地条件对核电结构自振特性的影响分析

自振特征是核电厂结构动力分析首先应考虑的因素,它也是影响核电厂反应谱特征的关键因素之一。采用常规的自振特性分析方法(如Lanczos法等)只能以核电厂上部结构为模型进行计算求其固有频率,在复杂场地条件下,这样的计算结果通常与更符合实际的土-结构相互作用(SSI)模型计算结果存在较大差异。本文以SASSI用户手册中的典型压水堆核电厂土-结构动力相互作用模型为研究对象,采用时域显式有限元法结合透射人工边界方法及相应编写的三维显式有限元程序3DSSI,计算了同一上部结构,结合多工况局部复杂场地条件的核电厂SSI体系的单脉冲响应,并通过求传递函数幅值谱方法,获得各种工况下SSI体系的自振频率。依据计算结果,分别研究了核电厂上部结构、自由场及SSI体系的自振特征及其相互联系,并通过比较研究,讨论了局部复杂场地特性对核电厂SSI体系自振特性影响等问题,进而加深了对核电厂动力特征及动力安全区性的认知。     

Earthquake Response Analysis of Soil-reactor Plant-nuclear power Auxiliary Plant Interaction System

土-结构相互作用分析是核电结构抗震设计的重要环节,考虑到附属厂房可能导致反应堆厂房处于最不利工况状态,对地基土-反应堆厂房-核电辅助厂房结构相互作用体系地震响应进行研究。基于PASSI算法,提出显-隐式单元层计算方法,实现显、隐式交替计算,保持高效性的同时,提高计算稳定性。通过场地分析算例和土-结构相互作用分析算例,与ABAQUS软件计算结果进行对比,验证计算方法的可行性。以某核电站为对象,分析同一基础上相邻厂房对反应堆厂房地震响应的影响。研究结果表明,在基岩场地上,安全厂房通过基础和场地对反应堆厂房的作用较小,对反应堆厂房地震响应的影响较小;地震动输入下,燃料厂房和电器厂房加大了反应堆厂房位移峰值,减小了反应堆厂房加速度反应谱峰值,并使反应堆厂房顶部点加速度反应谱峰值向高频移动;与反应堆厂房共用同一基础的辅助厂房,应与反应堆厂房作为整体进行地震响应分析,至少应将与反应堆厂房相连的辅助厂房作为整体进行分析。     

核电厂转运-清洗间地震反应分析

转运-清洗间作为核电厂反应堆堆外换料系统中的主要设施,为反应堆换料操作提供了安全可靠的生物屏蔽空间,转运-清洗间采用的是双钢板重混凝土组合结构。本文基于有限元软件ABAQUS对转运-清洗间的抗震性能进行分析,包括地震动激励下结构的峰值应力、应变和动力特性。结果表明,在转运间的底部悬挑边缘部位存在应力集中,但是钢板、栓钉和重混凝土墙仍有充分的安全裕度。转运-清洗间的整体刚度较大,在设计基准地震动激励下结构反应的峰值加速度放大系数及峰值相对位移较小,结构具有良好的安全性和完整性,核电厂转运-清洗间的设计安全可靠。     

Non-linear seismic response analysis of soil-structure interaction systems

This paper presents an effective analysis procedure for the dynamic soil-structure interaction problem considering not only the sliding and separation phenomena but also the non-linear behaviour of soil by the finite element method. Soil is assumed to be an elasto-plastic material and the contact surface between the soil and structure is modelled by the joint element. The load transfer method is adopted to carry out dynamic non-linear response analysis. The method is applied to the response analysis of a nuclear reactor building resting on the ground surface. The effects of non-linear behaviour of soil on the safety against sliding of the structure are examined. The numerical computations reveal the following results: that the non-linear behaviour of soil reduces the response of the system and the magnitude of sliding of the structure, and that the safety against sliding obtained by the proposed method is higher than the safety obtained by classical methods. This implies the possibility of a more rational and economical design of large structures; it can be said that the proposed method provides useful information for the stability analysis of important and large structures.     

Aseismic safety analysis of a prestressed concrete containment vessel for CPR1000 nuclear power plant

The containment vessel of a nuclear power plant is the last barrier to prevent nuclear reactor radiation. Aseismic safety analysis is the key to appropriate containment vessel design. A prestressed concrete containment vessel (PCCV) model with a semi-infinite elastic foundation and practical arrangement of tendons has been established to analyze the aseismic ability of the CPR1000 PCCV structure under seismic loads and internal pressure. A method to model the prestressing tendon and its interaction with concrete was proposed and the axial force of the prestressing tendons showed that the simulation was reasonable and accurate. The numerical results show that for the concrete structure, the location of the cylinder wall bottom around the equipment hatch and near the ring beam are critical locations with large principal stress. The concrete cracks occurred at the bottom of the PCCV cylinder wall under the peak earthquake motion of 0.50 g, however the PCCV was still basically in an elastic state. Furthermore, the concrete cracks occurred around the equipment hatch under the design internal pressure of 0.4MPa, but the steel liner was still in the elastic stage and its leak-proof function soundness was verified. The results provide the basis for analysis and design of containment vessels.     

不同地基条件对泳池式反应堆结构地震响应的影响

泳池式反应堆(简称泳池堆)是环境友好型的新型供热源,不同地基条件下反应堆厂房结构的地震响应是进行抗震设计的关键技术参考。以某堆型泳池式反应堆厂房为研究对象,基于ANSYS软件及UPFs的二次开发特点,建立考虑液晃效应的泳池堆-地基三维动力相互作用模型,其中,通过创建黏弹性边界单元来考虑散射波的能量耗散,采用Housner等效力学模型模拟动液压效应,从而开展不同地基对泳池堆厂房结构地震响应的影响分析。分析结果表明：当地基土的坚硬度、刚度逐渐减小时,泳池堆的地震响应变化明显,特别是由岩性地基逐渐变为土质地基时,结构的主应力和层间位移角逐渐增大,而加速度反应谱则逐渐减小。研究成果可为不同型号泳池堆的抗震设计提供有益的参考。     

极限安全地震动下考虑土-结构相互作用的核电站安全壳响应分析

根据黏弹性人工边界的基本原理,结合有限元分析软件ABAQUS和MATLAB辅助程序,在地基有限区域上添加黏弹性人工边界并实现极限安全地震动的输入。基于ABAQUS软件平台,对CPR1000安全壳构建了土-结构相互作用体系的数值模拟模型,分析其在极限地震动下的动力响应,并将计算结果与考虑刚性基础的安全壳结构响应数据进行对比。结果表明:核电站CPR1000安全壳结构在极限安全地震动下仍能保持良好的密闭性。考虑土-结构相互作用后分析所得安全壳结构受到的应力、加速度峰值和相对位移均有所增大,使用刚性地基模型要偏于危险。     

Dynamic amplification factors for a system with multiple-degrees-of-freedom

It is well-known that the responses of a structure are different when subjected to a static load or a sudden step load. The dynamic amplification factor (DAF), which is defined as the ratio of the amplitude of the vibratory response to the static response, is normally used to depict the dynamic effect. For a single-degree-of-freedom system (SDOF) subjected to a sudden dynamic load, the maximum value of DAF is 2. Many design guidelines therefore use 2 as an upper bound to consider the dynamic effect. For a civil engineering structure, which is normally a multiple-degrees-of-freedom (MDOF) system, the DAF may exceed 2 in certain circumstances. The adoption of 2 as the upper bond as suggested by the design guidelines therefore may lead to unsafe structural design. Very limited studies systematically investigate the DAF of a MDOF system. This study theoretically investigates the DAF of a MDOF system when it is subjected to a step load based on the fundamental theory of structural dynamics. The condition on which the DAF may exceed 2 is defined. Two numerical examples and one experimental study of a cable-stayed bridge subjected to sudden cable loss are presented to illustrate the problem.     

某核电站结构-设备相互作用的地震反应分析

为研究核电站结构-设备相互作用的地震反应,针对某高温气冷堆核电站反应堆进行结构与设备相互作用的地震反应分析研究,通过对考虑与不考虑结构-设备相互作用的模型进行对比,开展模态分析、设计基准地震动下和超设计基准地震动下的动力特性分析以及楼层反应谱分析,结果表明:考虑剪力墙主体结构与设备的相互作用后,结构的地震反应减小,层间剪力最大减小60%,水平向楼层反应谱峰值减小为不考虑相互作用时的40%,提高了结构与设备的安全性,并为设备抗震设计提供依据。但竖向楼层反应谱在结构竖向周期附近有放大作用,建议在设备抗震设计时予以注意。     

结构-土-结构动力相互作用对结构系统频率的影响

采用间接边界元法,研究结构-土-结构动力相互作用对结构系统频率的影响。数值分析表明,与不考虑相邻结构的结果相比,结构-土-结构动力相互作用可能增大或减小结构的系统频率,SH波垂直入射时,影响程度达5%,SV波垂直入射时,影响程度达3%。随着结构间距离的增大,结构-土-结构动力相互作用对结构系统频率的影响程度并不单调下降,还与场地的动力特性和结构的动力特性有关。结构-土-结构动力相互作用对结构系统频率的影响可能对结构健康监测结果造成一定影响,值得注意。     

塔式容器结构抗震设计的动力可靠性研究

本文运用随机有限元原理提供了结构系统在地震力作用下的可靠性分析方法，并运用该方法对现行规范抗震设计的几种典型塔式容顺进行动力可靠性研究，其结果可为制订塔式容器结构抗震可靠性设计标准作为参考。