台风作用下某高层建筑结构气动阻尼比的实测分析

在台风"灿鸿"、"杜鹃"影响期间,对温州某矩形截面高层建筑进行了现场实测,得到其顶层的风速、风向及多个楼层的加速度响应数据。将加速度数据经EMD处理,应用ERA、ERA-NEx T及AR三种方法,对建筑结构的模态参数与气动阻尼动力特性进行了计算分析,结果表明:ERA、ERANEx T和AR这3种方法得出的频率值及振型都非常接近,频率差值不超过2%,即均可以用计算频率及分析判断振型;但振型阻尼比结果却不同,除一阶振型的比较接近外,其它各阶的数值都有一定程度偏差;在一定频率段的振型结构阻尼比拟合曲线中,柯西(Caughey)阻尼模型(b=2时)与Sergio Lagomarsino经验曲线最为接近;一阶振型气动阻尼比均为负值,且随着风速的增大,其值有减小的趋势,其中ERA、AR方法的斜率较为相似,而ERA-NEx T方法的下降速率较为平缓。     

深圳金融中心大厦的动力特性

利用环境振动测定了深圳金融中心大厦原型结构的自振特性,用选频滤波法确定了结构高阶振动的频率和振型,计算了阻尼比。发现结构振型包含弯曲和剪切两种形变;填充墙在微幅振动时有较大刚度,在脉动状态下,填充墙的刚度对结构动力特性影响十分显著。     

地震作用下多层剪切型组合结构的合理综合阻尼比取值探讨

对于组合结构,提出了一种新的基于单元瑞利阻尼模型的应变能振型阻尼比,并证明了其在特定整体阻尼矩阵下与强迫解耦法的等价性;推导了具有明确理论依据的综合阻尼比计算公式,并基于相应的应变能振型阻尼比得出了结构的刚度综合阻尼比和瑞利综合阻尼比。分别采用复振型分解法和振型分解法对算例结构进行了地震荷载作用下的弹性时程分析,结果表明,瑞利综合阻尼比对于以剪切变形为主的多层组合结构具有良好的计算精度和适用性。     

甘肃省河西地区高层建筑动力特性脉动观测研究

采用脉动观测方法对甘肃省河西地区的武威皇台大厦,张掖电力大厦和张掖国税大厦３栋高层建设的自振特性进行测试。在分析３栋建筑的自振周期、振型和阻尼比时,结合对当地场地特性的分析,指出了河西地区对高层建设有利的场地条件以及今后在该地区修建以建筑时应注意的若干问题。     

阻尼对结构模态测试精度影响的试验研究

结构振动是多个振型参与的结果。在结构抗震设计及地震工程相关领域,结构模态数值的应用程度越来越高,其准确程度从根本上关系到结构设计和工程抗震的实现效果。为考察阻尼对实际结构模态测试结果的影响,设计了三层剪切型钢框架模型及可调硅油阻尼器。计算其理论模态,并通过三种常用的模态测试方法,对其在阻尼比由小到大逐渐增大的各种工况下的频率和振型进行测试。试验结果表明:阻尼比对结构模态测试结果确有影响,测试精度随着阻尼比的增大而降低,但在实际结构阻尼比量级时,常用测试方法得到的简单结构的模态结果精度可以满足工程计算需要;脉动法、初位移释放法和激振法的测试精度依次提高。     

全轻混凝土剪力墙结构抗震动力特性分析

为研究不同配筋形式和不同轴压比下全轻混凝土剪力墙的动力特性,对4片全轻混凝土剪力墙试件在拟静力试验下采用锤击方法激振加速度信号,通过对比获得的振型、频率及阻尼比等参数,分析全轻混凝土剪力墙结构在不同损伤程度下的抗震动力特性,为实际工程运用提供理论基础。研究结果表明:随着轴压比增大,结构频率增大,阻尼比减小;斜向支撑钢筋对全轻混凝土剪力墙的阻尼比及频率无明显影响。     

基于FM-EMD的桥梁结构运行模态识别方法

提出了FM-EMD(调频EMD)方法,克服了原EMD方法在模态频率相近情况下的振型混淆问题。通过功能扩展,实现了"可选择性EMD分解":既可以对实测信号的某一频段进行针对性分解,也可根据信号的实际情况,选择从频谱高端或从频谱低端开始分解,以排除无效信号成分的干扰,并突出有效信号成分。所提方法具有很强的工程适应能力,适用于桥梁结构的运行模态辨识。通过对某120米跨径的钢管混凝土桁梁桥的运行模态实验,辨识得到了结构的频率、振型和阻尼比。通过与成熟辨识方法的比对,得出以下结论:该方法可以得到较高精度的频率值,较好形制的模态振型,但会低估模态阻尼值,频率辨识误差不超过1%,模态阻尼值低估不超过10%。     

应县木塔环境振动试验

对于复杂的塔状古建筑物,建立一个合适的简化的数学模型是不易实现的。与强迫振动试验相比,环境振动试验比较简单、方便,所确定出的小振幅水平下的木塔结构动力特性具有足够的精度。本文首先结合应县木塔结构环境振动测试实例对环境振动测试方法作了简要介绍,并采用随机信号数据频域分析方法对测试数据进行了分析,确定木塔结构的自振频率。同时,依据不同测点在固有频率处响应的比及零迟时互相关函数确定木塔结构的振型。最后,本文依据自功率谱和互功率谱采用半功率点法计算各振型的阻尼比。本文分析结果表明,在两水平方向上木塔的振动特性存在些微差异,第一振型阻尼比较第二振型阻尼比大。     

土-结构相互作用阻尼矩阵建模问题研究

首先针对土层采用瑞利阻尼假定时,对2阶频率的选取方法进行了探讨,提出了5种方式,通过土层线性地震反应的数值计算,分析了各自引起的误差;然后针对土-结构相互作用问题进行了计算,比较分析了瑞利及柯西阻尼矩阵形成过程中,频率及阻尼比的最优选取方法。发现采用瑞利阻尼时,如果频率及振型阻尼比选择的适当,精度很高,但如果所采用的频率及阻尼比选择不当,仍会带来较大误差。为便于计算,可采用近似方法对阻尼矩阵进行对角化处理,经验证精度较好。     

单围柱重檐攒尖木结构动力特性试验及地震响应分析

为研究单围柱重檐攒尖木结构的动力特性及地震响应,以西安兴庆宫五龙坛木结构建筑为例,对其进行原位动力试验,采用峰值拾取法与随机子空间法,分析了结构的前6阶自振频率、空间振型及阻尼比。考虑单围柱、榫卯连接、斗栱铺作、抹角梁架空间构造的特征,建立了单围柱重檐攒尖木结构有限元分析模型,计算得到结构的前6阶频率、振型及五龙坛原位试验结果吻合较好。结果表明：单围柱重檐攒尖木结构一阶自振频率在1.924～1.975 Hz之间,二阶自振频率在2.146～2.15 Hz之间,一、二阶振型分别为南北平动与东西平动;三阶自振频率在2.775～2.841 Hz之间,振型为扭转振动。输入不同幅值的El Centro波、Taft波及兰州波地震激励,在罕遇地震作用下底层最大层间位移角为1/83,童柱层最大层间位移角为1/87。     

A Monte Carlo study of rainfall forecasting with a stochastic model

A procedure for short-term rainfall forecasting in real-time is developed and a study of the role of sampling on forecast ability is conducted. Ground level rainfall fields are forecasted using a stochastic space-time rainfall model in state-space form. Updating of the rainfall field in real-time is accomplished using a distributed parameter Kalman filter to optimally combine measurement information and forecast model estimates. The influence of sampling density on forecast accuracy is evaluated using a series of a simulated rainfall events generated with the same stochastic rainfall model. Sampling was conducted at five different network spatial densities. The results quantify the influence of sampling network density on real-time rainfall field forecasting. Statistical analyses of the rainfall field residuals illustrate improvement in one hour lead time forecasts at higher measurement densities.     

Information for authors

正SCIENCE CHINA Earth Sciences,an academic journal cosponsored by the Chinese Academy of Sciences and the National Natural Science Foundation of China,and published by Science China Press and Springer,is committed to publishing high-quality,original results in both basic and applied research.     

INTERNATIONAL RESEARCH AND TRAINING CENTER ON EROSION AND SEDIMENTATION(IRTCES)

正Director:Shangfu Kuang,China Vice-directors:Chunhong Hu,China Duihu Ning,China Guangquan Liu,China The International Research and Training Center on Erosion and Sedimentation(IRTCES)was jointly set up by the Government of China and UNESCO on July 21,1984.It aims at the promotion of international exchange of knowledge and cooperation in the studies of erosion and     

Calendar of events

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Earthquake Engineering and Engineering Vibration Aims And Scope

正This journal is established by the Institute of Engineering Mechanics(IEM),China Earthquake Administration,to promote scientific exchange between Chinese and foreign scientists and engineers so as to improve the theory and practice of earthquake hazards mitigation,preparedness,and recovery.To accomplish this purpose,the journal aims to attract a balanced number of papers between Chinese and