复杂结构地震动输入方向的基本原理及其影响

对于复杂结构，在动力分析中地震波的最不利输入方向对应着结构的最不利反应。本文从叠加原理出发，详细论述了用反应谱法求解结构的最不利输入方向问题，并通过工程实例来说明其影响程度。     

大跨斜拉桥地震动最不利输入方向分析

对于复杂结构的地震反应分析，地震波的最不利输入方向对应着结构的最不利反应。通过一座大跨斜拉桥的具体实例分析，研究了地震动输入方向不同时结构反应的变化情况，结果表明：地震动输入最不利方向和结构本身以及所采用地震波均有关，沿轴向输入并不总是最不利输入方向，同时发现，地震波的长周期成分对大跨斜拉桥结构的地震响应有很大影响。     

曲率半径对城市曲线桥梁地震反应的影响

以某城市立交工程匝道桥为工程背景,采用MIDAS软件建立了全桥的有限元分析模型.采用反应谱方法研究了不同的曲率半径及地震激励方向对曲线桥梁地震反应的影响.结果表明:曲率半径对曲线桥梁前3阶自振频率影响比较明显;不同曲率半径及地震激励方向对曲线桥梁各墩地震反应的影响较大;应用0.～ 180.旋转激励法输入反应谱可以获得各个桥墩的最不利地震反应,且与《公路桥梁抗震设计细则》中规定的输入方法所得结果基本一致.     

三种土层结构反应谱平台值的统计分析

本文以建筑抗震设计规范规定的反应谱为目标谱,通过调整加速度峰值和特征周期来人工合成数百条加速度时程曲线,并将其作为土层地震反应分析的地震动输入。在若干有工程意义的场地剖面中,选取和构造了部分软弱土层分别在底部、中部和顶部的三种土层剖面,利用土层地震反应分析的一维等效线性化波动方法,计算了不同土层剖面在不同地震动输入下的地表加速度反应谱的平台值。在统计分析的基础上,给出了不同场地三种土层结构的反应谱平台值的平均值。通过与正常剖面的反应谱平台值比较,给出了三种土层结构的反应谱平台值的影响系数。本文的研究获得了一些有意义的成果。     

双向地震动作用的拟等延性系数谱

首先建立了以强度折减系数表述的恢复力特性满足二维屈服面模型的理想弹塑性单质点系统(它在2个相互垂直的主轴方向上分别具有水平平动自由度)在双向地震动作用下的归一化运动方程。然后引入单向地震动作用下等延性系数的强度折减系数谱,给出了双向地震动作用的拟等延性系数谱(定义为系统分别承受双向和单向地震动作用,在同一主轴方向上的最大位移反应之比)最后通过硬土场地10组双向地震动记录拟等延性系数谱的统计平均结果,分析了结构周期、位移延性系数和阻尼等因素对谱值及结构双向地震反应的影响。结果表明,双向地震动作用与单向地震动作用相比主要增加结构较长周期方向的最大位移反应。若在基于位移的抗震设计中降低结构较短周期方向的设计位移延性系数,可在一定程度上降低双向地震动的不利影响。因定义的谱为比值形式,阻尼对其影响不大。     

新疆乌恰7.4级地震余震加速度记录主轴方向的研究

本文对1985年8月23日乌恰强震(W_s=7.4)的强余震运动特征进行了分析。采用协方差矩阵由强震记录求得地面运动的主轴方向,并将台站记录(南北、东西)两个方向的加速度记录沿主轴方向合成为一条时程。 结果表明,地面运动的主轴方向基本都指向震中。当取不同时段计算主轴方向时,记录上的主峰时段的主轴方向与整条记录的主轴方向十分接近。对于断裂带附近的记录,其主轴方向受断层破裂方向的控制。沿主轴方向合成的加速度时程反应谱,与接近主轴方向的记录时程反应谱形状相似。合成记录与台站记录的峰值加速度值基本相等,而能量有所增大。     

复杂体形高层建筑剪扭振动地震反应分析

有些体形复杂的高层建筑,构件斜交,刚度不对称,地震作用的最不利方向与结构主轴成某一角度,扭转振动强烈。当建筑物平面尺寸较长或楼板刚度较小时,楼盖变形的影响也不容忽视。本文针对以上特点,提出刚性楼盖和弹性楼盖两种结构类型高层建筑的力学模型,建立其在多分量地面运动作用下的三维平面运动方程,并运用反应谱理论给出空间结构在双向地面平动分量作用下的地震内力计算方法。     

平面不规则结构的实用多维反应谱计算方法

因地震动输入方向对平面不规则结构响应的影响显著,所以本文对该类的实用多维反应谱计算方法进行了研究。首先,基于多维加速度功率谱矩阵的研究成果,引入激励输入角度和相应参数,推导了能合理考虑激励输入方向的加速度功率谱和基于平稳随机振动求解响应的计算公式。然后再引入位移谱,利用其能合理考虑激励非平稳性的特点,提出了水平双向的实用反应谱法计算公式。最后,以平面为L形的空间钢结构为例,对不同输入角度时的节点位移公式计算值与多条地震波的时程响应值进行了比较,证明该计算方法是合理的,可供结构抗震设计与分析作参考。     

输入界面对反应谱平台值的影响

为了研究输入界面对设计反应谱平台值(αmax)的影响,利用目前工程上广泛应用的场地地震反应的一维等效线性化波动方法,计算了4类场地在6种不同强度的地震动输入下的地表加速度反应谱。将计算得到的地表加速度反应谱拟合成建筑抗震设计规范规定的设计反应谱的形式,分析了输入界面的改变对反应谱平台值的影响。结果发现:Ⅱ类和Ⅲ类场地在较小强度地震动输入时,输入界面的改变对平台值影响较小,在大强度地震动输入时,对平台值的影响较大;对于Ⅰ类和Ⅳ类场地,输入界面的改变对平台值的影响较小。     

复杂结构的弹性地震反应分析

目前使用的反应谱振型叠加法在分析复杂结构的地震反应时,可能引起较大的误差。本文提出了一种新的计算处理方法,不论对简单或复杂结构,只要任取两个不同的地震输入方向,仅增加少量的计算工作量,即可得到结构中任一点或截面上的最大应力或内力,且该方法可以很方便地加入到现有计算程序中。文中还提出了结构抗震主轴的概念,定义了结构整体设计合理系数以及结构能质比,为从宏观上比较同一结构在不同、方向以及不同结构之间的抗震性能提供了客观依据。