关于“结构振型参与系数和振型贡献的分析”一文的勘误

《防灾减灾工程学报》编辑部：我们曾在贵刊2009,29（5）发表了拙文＂关于结构振型参与系数和振型贡献的分析＂。经近期的研究发现,该文中有一些地方存在错误,特提出刊登勘误的请求,请予帮助为感。     

基于振型的结构平面规则性界定方法

为研究结构平面规则性的界定方法,首先分析了平面规则结构的振型序列特征并验证了其稳定性。以L型结构为例,通过将规则结构的振型序列特征与L型结构的振型序列特征对比,得到了不同L型结构的平面规则性界定曲线,指出了凸出部分的横向长度与横向总长度之比、凸出部分的纵向长度与纵向总长度之比和结构高度是影响L型结构平面规则与否的重要因素,并建议平面不规则结构位移比限值取1.3。提出了基于振型的结构平面规则性界定方法,即:与平面规则结构的振型序列相比,平面不规则结构的振型序列中不利振型（扭转振型、包含扭转的耦合振型及局部振型等需考虑空间效应的振型）会提前。通过对一实际结构进行计算分析,验证了基于振型的结构平面规则性界定方法的优越性和正确性。     

一种求解地下结构顶板频率和振型的方法

采用欧拉梁横向自由振动理论,发展了一种求解浅埋地下结构顶板频率和振型的方法。鉴于地下结构顶板频率求解问题的复杂性,首先将该问题假定为平面应变问题求解,推导出浅埋地下结构项板梁的自由振动方程;然后根据顶板梁的边界条件,得到了顶板梁的频率方程,从而得出了顶板梁的频率和振型;进一步得出了墙体转动刚度对顶板频率影响的规律,即转动刚度对顶板低频影响较小,对高频影响较大。还综合考虑土体刚度随埋深的变化和由于土体成拱引起的土体附加质量的变化,研究了结构顶板频率随埋深的变化。这些结果可以为地下结构的动力计算提供参考。     

利用TLD减小高柔结构多振型地震反应的研究

本文提出了利多多个调谐液体阻尼器（简称TLDS）减小高柔结构多振型地震反应的方法,给出了TLD的布置方案和计算公式,通过钢框架模拟地震振动台试验和理论分析,验证了本文提出的方法的正确性．     

结构Pushover分析的侧向力分布及高阶振型影响

Pushover分析方法是逐渐得到广泛应用的一种评估结构抗震性能的简化方法,已被引入我国新的建筑结构抗震设计规范。侧向力分布的选取是结构Pushover分析中的一个关键问题,尤其高阶振型影响显著时其选取直接影响Pushover分析的结果。本文通过拟合规范反应谱,挑选了适用Ⅱ类场地的4条地震动记录和4条人工波,对比了典型地震动下非线性时程分析和采用5种不同侧向力分布的Pushover分析的5层、10层和15层钢筋混凝土结构在不同地震动强度时的反应。通过结构振型参与系数量化了各个结构的高阶振型的影响。研究发现,随着结构层数的增加和地震动强度的增加高阶振型的影响变大,侧向力的选取变得十分重要。本文对在高阶振型影响下钢筋混凝土框架结构的Pushover分析中侧向力的选取提出了建议。     

抗震设计中的结构影响系数及其研究进展

强震作用下结构要进入弹塑性,其底部剪力明显低于弹性反应。现代抗震设计引入结构影响系数对设防烈度下的弹性反应谱进行折减得出结构的设计地震作用后按弹性分析结构的内力。本文首先介绍了结构影响系数的定义及其主要影响因素,然后给出了国外在分析方法、延性性能、超强性能、地震地面运动及其它因素对其影响的研究现状,接着给出了国内在这方面所做的工作,最后指出国内在这方面研究的差距并提出了建议。     

模态静力非线性分析中模态选择的研究

本文应用模态静力非线性分析方法,对多个算例进行了静力非线性分析。比较分析了不同振型组合对计算精度的影响,对模态选择的参数进行了研究,提出采用模态质量参与系数进行模态选择的控制,为模态静力非线性分析方法的推广使用提供参考。另外,分析了结构基本周期对该方法计算精度的影响。     

含软弱夹层岩质边坡的模态分析及其对边坡地震动力响应影响的初步研究

本文以含软弱夹层岩质边坡作为研究对象,基于数值软件ANSYS的模态分析给出了含不同倾角与厚度软弱夹层边坡的前5阶固有频率与振型,并分析了夹层倾角和厚度对边坡固有模态的影响。接着,结合已有的大型振动台模型试验结果,在小应变范围内讨论了边坡的固有模态与其动力响应特性之间的关系。结果表明:(1)在夹层倾角相同时,含较厚软弱夹层边坡固有频率低于含较薄软弱夹层边坡;(2)在夹层厚度相同时,随着倾角增加,夹层从反倾变化到顺倾,低阶(1、2)固有频率也逐渐增加,而高阶(3、4、5)固有频率则呈下降趋势;(3)从第3、4阶开始,边坡变形受夹层影响增强;(4)基于加速度傅里叶谱比分析得出的边坡响应放大频率与边坡前5阶固有频率范围接近,加速度和位移响应在夹层及以上部位响应强烈,与边坡前5阶振型较为一致,预示了边坡的共振响应。需要指出的是,本文得出的结论尚且不能用于准确解释边坡在大变形及破坏阶段的动力响应特征,但可为边坡动力特性及共振响应的深入研究提供思路。     

Extraction of real modes and physical matrices from modal testing

A technique to extract real modes from the identified complex modes is presented in this paper, which enables the normalized real mode shapes, modal masses, and full or reduced mass and stiffness matrices to be obtained. The theoretical derivation of the method is provided in detail. An 11-DOF vibration system is used to validate the algorithm, and to analyze the effects of the number of modes utilized and measurement DOFs on the extraction results. Finally, the method is used to extract real modes from both experimental modal analysis and operational modal analysis.     

Identification of modal parameters of a 600-m-high skyscraper from field vibration tests

Accurate prediction of the dynamic responses of a high-rise building subjected to dynamic loads such as earthquake and wind excitations requires the information of its structural dynamic properties such as modal parameters including natural frequencies and damping ratios. This paper presents the identification results of the modal parameters based on field vibration tests on a 600-m high skyscraper. A set of tests, including ambient vibration test (AVT) and free vibration test (FVT), were conducted on the skyscraper to identify its modal parameters. Firstly, this paper presents and discusses the modal parameters of the skyscraper assessed by several identification methods applied to the AVT measurements. These methods include the wavelet transform (WT) method, the stochastic subspace identification (SSI) method, and the random decrement technique (RDT). Secondly, an active mass damper (AMD) system with total mass 1000 tons equipped into the skyscraper was used to excite the building for estimation of the modal parameters by FVT. Thirdly, this paper presents observations on the structural dynamic behavior of the skyscraper with the operation of the AMD system during a typhoon event. The field measurement results show that the AMD system functioned efficiently for suppression of the wind-induced vibrations of the skyscraper during the typhoon. This paper aims to further understand the structural dynamic properties of super-tall buildings and provide useful information for structural design and vibration control of future skyscrapers.     

Extraction of real modes and physical matrices from modal testing

A technique to extract real modes from the identifi ed complex modes is presented in this paper, which enables the normalized real mode shapes, modal masses, and full or reduced mass and stiffness matrices to be obtained. The theoretical derivation of the method is provided in detail. An 11-DOF vibration system is used to validate the algorithm, and to analyze the effects of the number of modes utilized and measurement DOFs on the extraction results. Finally, the method is used to extract real modes from bo...     

地下结构抗震分析的振动法与波动法对比研究

针对地下结构抗震分析中应用广泛的波动方法与振动方法,从物理方程和有限元格式出发,明确了两种方法的区别与联系。通过标准数值试验,证明了振动方法是波动方法采用下卧刚性基岩假设和地层水平无限延伸假设,仅考虑SV波垂直向上入射的一种特例。采用波动方法模拟弹性地基,对比振动方法结果,表明弹性地基和刚性地基上地表位移响应和隧道结构内力响应均有显著差异。建议应根据具体场地条件,选择振动或波动方法进行地下结构抗震设计研究。     

非匀质场地地震反应的模态叠加法解

将模态叠加法应用于刚性基岩上、受竖直向上传播的稳态剪切地震波激振下剪切刚度沿深度按指数规律增长的单层非匀质场地土模型的地震反应分析,求得有效振型参与系数的解.在算例分析中将此类非匀质场地与剪切波速取为平均值的匀质场地的有效振型参与系数进行了比较,并验证了第一阶固有频率的工程估算式仍可用于此类非匀质场地,且其对估算高阶固有频率是个很重要的参数.     

Use of a shared tuned mass damper (STMD) to reduce vibration and pounding in adjacent structures

The dynamic response of tall civil structures due to earthquakes is very important to civil engineers. Structures exposed to earthquakes experience vibrations that are detrimental to their structural components. Structural pounding is an additional problem that occurs when buildings experience earthquake excitation. This phenomena occurs when adjacent structures collide from their out‐of‐phase vibrations. Many energy dissipation devices are presently being used to reduce the system response. Tuned mass dampers (TMD) are commonly used to improve the response of structures. The stiffness and damping properties of the TMD are designed to be a function of the natural frequency of the building to which it is connected. This research involves attaching adjacent structures with a shared tuned mass damper (STMD) to reduce both the structures vibration and probability of pounding. Because the STMD is connected to both buildings, the problem of tuning the STMD stiffness and damping parameters becomes an issue. A design procedure utilizing a performance function is used to obtain the STMD parameters to result in the best overall system response. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

传感器布设中有效独立法的简捷快速算法

本文提出一个通过正交三角分解快速计算有效独立法系数的方法。有效独立法是传感器布设中影响最广泛的一种方法,它使目标模态尽可能线性独立。传统的有效独立法计算需要对信息阵进行特征值分解或者计算矩阵逆,计算量较大。本文在笔者以前得出的有效独立法与模态动能法关系的基础上,提出先通过对模态矩阵进行正交三角分解（QR）,然后比较其行范数即可得到有效独立法的系数,进而对各待选传感器位置进行排序并迭代依次删除。在待选传感器位置比感兴趣的模态数较多时,该法的计算效率明显提高。同时,采用正交三角分解删除一行后的更新算法,进一步提高了迭代计算的效率。最后通过I-40桥的算例表明该法的有效性。     

采用双向调谐质量阻尼器的大跨度桥梁风振控制仿真分析

传统的调谐质量阻尼器（TMD）设计均仅针对结构某一阶模态单独设置,当用于密频结构减振时会导致附加质量过多。为减小TMD的附加质量,结合大跨度斜拉桥结构的密频与风致耦合振动特点,提出了一种新型的双向共享质量与电涡流阻尼式TMD。具体实现方式是：水平、竖向TMD的刚度构件分别采用悬臂梁与压簧,将水平向TMD整体置于压簧上面,从而构成竖向TMD的质量;导体板固定不动,使安装在TMD质量块的永磁体阵列随质量块竖向或水平方向运动,从而分别产生竖向与水平向的电磁涡流阻尼。研究结果表明：（1）电涡流阻尼可以很好地实现双向TMD装置的共享阻尼,且电涡流阻尼的大小可以很方便地调节;（2）采用双向TMD进行斜拉桥的风致振动控制减振效果良好,可行性强。