结构抗震设计时程分析法的分析研究

文章回顾了我国抗震设计规范的演变过程,将时程分析法与底部剪力法和振型分解反应谱法进行了对比,指出了时程分析法在抗震设计计算中的地位与作用,时程分析法是能够考虑地震动三要素、地震环境、结构的非线性和能量损耗及损伤的真正动力分析方法,是比底部剪力法和振型分解反应谱法更精确、更可靠、更合理的方法,不应仅仅作为补充计算的方法,...     

非比例阻尼线性体系地震反应计算的振型分解反应谱法

以非比例阻尼线性体系地震反应计算实数形式的一般解答为基础,推导得到了非比例阻尼线性体系水平地震作用计算的多种形式,建立了非比例阻尼线性体系地震反应计算振型分解反应谱法的基本过程与步骤。最后,以一个五层剪切型结构为例,通过与各种常用直接积分方法计算结果的比较,证实了本文非比例阻尼线性体系地震反应计算实数形式的一般解答的高精度与可靠性。通过对多种形式地震作用所得地震效应的比较,证实了非比例阻尼线性体系地震反应振型分解反应谱方法的可靠性及可行性。     

框架—剪力墙结构的地震可靠性分析

本文提出了地面加速度作用下平面框架-剪力墙结构的一个实用的可靠性分析方法。文中根据框架-剪力墙协同工作原理,采用经凝聚后得到的一维杆状模型作为动力分析模型,用工程实际中常用的反应谱来表征地震荷载,采用均值反应谱随机振型分析法直接获得结构反应的统计信息;利用简化的极限分析方法从结构总体性能上确定结构的极限状态和相应的极限承载力;根据首次超越概率理论估计结构的失效概率。最后,应用此方法计算了一幢七层框架-剪力墙结构的可靠度。     

结构地震动力分析的可视化研究

结合振型分解反应谱法，实现了结构地震动力分析过程的可视化，为结构地震动力分析探索了一条新的途径和方法，并对动画的控制及描述和动画的实时显技术进行了讨论。     

基于能量被动耗能结构抗震设计方法的研究

将结构前两阶振型各自等效为单自由度,采用模态pushover分析确定各等效单自由度的屈服强度系数和延性系数,然后由反应谱计算各阶振型耗散能量需求,利用各振型能量分布曲线,求得各层耗散能量需求,叠加得到各层地震总能量需求,据此确定耗能装置的类型及设计参数.运用该方法对9层钢框架进行了设计,并通过非线性动力分析进行了验证,结果表明该方法精确度符合实际工程需求.     

大空间砖—混凝土组合砌体结构地震反应初步研究

本文研究了600m^2演播室大空间砖－混凝土组合砌体结构的动力特性，采用振型叠加反应谱法进行了结构地震反应计算，分析了地震作用下结构的位移特点和内分分布，获得了一些初步结论，对合理进行该类结构体系的计算分析工作和抗震设计具有一定的指导意义。文中也指出了该类结构体系有待研究和解决的一些问题。     

地震多点激励结构随机分析方法

将多点地震激励简化为平稳向量随机过程，地对其时－空相关特性，采用两步相关谱展开，使相关向量随机过程转化为正交向量随机过程，通过结构振型分解法直接求得结构随机响应；进一步可计算各种响应功率谱密度。本文方法不仅考虑了结构的多点激励及行波效应，而且考虑了结构振型之间的相关性，计算过程简单，是结构随机振动分析的一种有效方法。     

土-结构相互作用地震反应的非经典振型分解反应谱方法

土-结构联合动力体系是非正交阻尼系统,本文建立了这种非正交阻尼系统地震反应的非经典振型分解反应谱方法,并提出了各非经典振型谱反应的组合公式。这种反应谱方法包含两个反应谱——实部反应谱和虚部反应谱。当假定地震加速度为具有平缓的功率谱平稳随机过程时,上述两个反应谱近似相等。对EL Centro(1940)和天津(1976)地震记录的计算也表明了这一点。对实际高层建筑和高耸结构的计算表明,该法计算简便,易为实际工程抗震分析所应用。 这种方法适用于诸如流体-结构、流体-土-结构以及不同性质材料组成的组合结构等任何非正交阻尼系统的地震反应分析。     

三峡升船机塔柱结构抗震试验研究

通过在大型三向六自由度振动台进行三峡升船机塔柱结构的抗震试验,并辅助以动力计算分析研究,确定了升船机塔柱结构的固有频率,振型及阻尼比等动力特性,得到了升船机塔柱结构沿主轴方向的设计地震作用下的动力反应,评价三峡升船机塔柱结构的抗震安全性。对影响机房设备安全运行的各塔柱顶部最大地震相对位移进行论证。     

设有液压质量控制系统（HMS）的底层柔性结构动力特性及其地震反…

本文对设有液质量控制系统的底层柔性结构体系的动力特性进行了试验研究和分析，通过对试验结果的分析，证明了设有液压 质量控制系统的底层柔性结构控制体系近似存在经典振型，其阻尼阵满足正交性条件，所以，可用振型分解法计算受控结构的地震反应。     

膜型网壳结构抗震性能研究

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。     

基于HHT变换瞬时能量谱的长周期结构地震反应分析

基于HHT变换得到瞬时能量谱,并以简谐地震反应为理论基础进行多自由度体系在地震动作用下的瞬态反应计算。通过对一个长周期(十五层)结构工程实例的地震瞬态反应计算分析,揭示长周期结构有别于短周期结构动力响应的独特特性:长周期结构位移响应的瞬时能量峰值的时间滞后于地震动能量峰值的时间,且主要受到瞬态振动的控制,并以低阶振型的控制为主,第一阶振型峰值位移滞后的时间最长,滞后的时间主要取决于结构的第一阶自振周期。研究结果表明,长周期结构在强烈地震动作用下,地震动强度出现的最大时刻并不总是对应于结构破环与倒塌的时间。     

高柔构筑物的地震荷载

采用反应谱原理计算结构物地震荷载时,首先必须求得结构的自振周期,振型及阻尼。十分明显,结构的前几个自振型对地震荷载的影响是主要的,尤其是基本振型作用是决定性的。我国工业与民用建筑抗震设计规范TJ11—78规定对于高度超过150米的高柔构筑物,当计算地震荷载产生的结构内力(弯距、剪力或轴向力)时,一般只须考虑前1～3个振型。但是,高振型的影响应如何考虑,计算高耸结构物地震荷载时仅计算前三个振型是否足够准确,这些问题都值得深入探讨。现今土建设计日益广泛使用电子计算机,通过大量的计算分析是可以把上述问题弄清楚的。     

带加强层高层建筑结构地震作用的简化算法

采用振型分解反应谱法计算带加强层的高层、超高层建筑的地震作用时,通常需要考虑高阶振型的影响,于此类周期比较长、高阶振型影响显著的结构,往往需要考虑较多的振型,计算过程较为复杂.通过对带加强层高层建筑结构在侧向荷载作用下的受力和变形特点进行分析发现带加强层高层建筑结构在侧向荷载作用下内筒及外柱等构件的变形及内力在加强层处...     

能力谱方法在桥梁抗震性能评估中的应用研究

位移延性是桥梁抗震性能的重要指标之一,以Pushover分析为基础的能力谱方法能够考察结构在地震下的弹塑性位移响应,是抗震性能评估的一种有效手段.文中阐述了能力谱法的基本原理,说明了基于弹塑性反应谱的能力谱方法在求解性能点时不需要进行迭代计算;基于弹性设计反应谱建立了相对应的弹塑性反应谱,结合某实桥,将能力谱方法和增量动力分析方法进行了对比,并根据不同的地震基本烈度和场地土类型进行了抗震性能评估.分析认为,能力谱方法计算简便,对结构1阶振型的地震响应占主导时,具有较好的精度,并能够基于设计反应谱来考察结构的弹塑性抗震性能,可用于桥梁抗震性能的评估.     

弹性能量半径演化谱及其在多自由度体系地震反应计算中的应用

目前用于结构抗震设计的反应谱仅能反映峰值反应,无法体现反应值随时间的变化。文中提出一种弹性能量半径演化谱,可反映线性单自由度体系弹性能量(即动能与弹性势能之和)随地震持时的变化,且其峰值近似等于结构峰值位移。文中给出了利用地震动演化功率谱得到该演化谱的方法并进一步发展了一种计算线性多自由度体系地震位移反应的新方法。通过两座框架结构的地震反应计算,将新方法与传统振型组合法及时程分析法的计算结果进行对比,发现对于振型稀疏结构,新方法计算结果与SRSS法接近;而对于振型密集结构,新方法计算结果较CQC法更精确,且避免了CQC法相关系数的复杂计算。     

关于结构振型参与系数和振型贡献的分析

采用振型分解反应谱法求解多自由度弹性体系的地震反应时,为了在满足所需计算精度的前提下减少工作量,需要对振型数量进行合理的选择,而振型数的确定主要取决于结构各阶振型对总体反应的贡献。通过数学推导,对振型贡献及振型数量的选择问题进行了研究。首先,讨论了振型参与系数的性质,在此基础上给出了能够反映结构振型贡献参数的数学表达式,对这些参数的力学含义进行了解释,并给出了相关证明;其次,对有效质量法、振型位移控制法等基于不同振型贡献标准的确定振型数的方法进行了分析比较,指出了其合理性和不足。本文研究对进一步理解结构振型贡献和振型数的选择问题具有一定的理论意义。     

超大型冷却塔随机地震响应分析

为全面掌握核电超大型冷却塔的抗震性能,首先进行结构的模态分析,然后采用振型分解反应谱法和弹性时程分析方法,计算结构在多遇地震作用下的响应,并对结构进行考虑材料和几何非线性的动力弹塑性时程分析,得到结构在罕遇地震作用下的响应。由于超大塔支柱跨度达到170m,还首次对结构进行了考虑行波效应的多点激励分析。结果表明:结构前8阶振型以局部振动为主,直到第9阶出现整体倾覆振型。在多遇地震作用下,支柱的最大位移和基底剪力均满足规范要求,且水平地震反应远大于竖向地震反应。在罕遇地震作用下,支撑结构位移角远小于规范限值,出现的塑性铰数量较少,且主要分布在支柱与壳体的连接处。多点输入对支柱内力影响较为不利,而对支柱位移和塔筒内力影响较小,塑性铰出现的数量稍多且破坏程度更加严重。     

设有液压质量控制系统(HMS)的底层柔性结构动力特性及其地震反应的振型分解法

本文对设有液压质量控制系统(HMS)的底层柔性结构体系的动力特性进行了试验研究和分析,通过对试验结果的分析,证明了设有液压质量控制系统(HMS)的底层柔性结构控制体系近似存在经典振型,其阻尼阵满足正交性条件,所以,可用振型分解法计算受控结构的地震反应。     

考虑高振型影响的结构层间位移能力谱分析方法

工程界普遍采用的能力谱分析方法是建立在结构单自由度简化假设基础上，利用结构基本振型来进行能力分析。虽然此简化假设可以为工程界提供一种简便的分析方法，但从其分析效果来看，简化方法并不能很好地反映结构真实地震反应。高振型对结构局部变形的影响在分析结构动力反应特性中是很重要的因素，不应忽略掉。基于上述对现有能力谱分析方法不足之处的考虑，从提高结构能力谱分析方法的准确性出发，本文在Chopra能力谱分析方法的基础之上，根据我国振型分解反应谱思想，在能力谱分析方法中引入了结构高振型的影响分析，并提出了考虑结构高振型影响的结构层间位移能力谱分析方法的一般步骤。通过平面框架结构体系的算例分析，说明上述推荐方法在改进能力谱分析精度上的有效性。