工业结构—设备体系在地震作用下的动力相互作用研究

根据工业结构－设备体系动力相互作用特点，本文提出了利用主，子结构边界耦合矩阵变换的一般建模方法。通过本文作者完成的六种不同类型的结构－设备复合模型体系在我维地震动作用下振动台试验，总结了工业结构－设备动力相互作用的一般规律和特点。     

设备所在楼层对设备-结构相互作用的影响

为了研究设备所在楼层位置对设备-结构相互作用的影响,以某高层钢框架为例,将设备分别放置于结构顶层和底层设计了2种设备-结构体系模型,然后利用ANSYS有限元分析软件对整体模型进行地震响应时程分析。分析结果表明:在El Centro波、Taft波和人工波作用下,当设备频率与结构基频调谐时,设备-结构相互作用会令结构动力响应减小而设备动力响应显著增大;设备-结构相互作用的大小与设备所在楼层密切相关:顶层设备与结构间的相互作用比底层更加剧烈,这与位于不同楼层的设备间等效质量以及底端输入激励频谱的差异有关。     

线性土-结构动力相互作用时域-频域联合解法

提出一种线性土-结构动力相互作用时域-频域联合解法．首先,用近场波动数值模拟解耦技术求得在短时脉冲作用下采用Rayleigh阻尼系统的时域解;再对时域解进行富立叶变换得到相应频域解;然后根据阻尼与系统动力反应结果的关系,利用泰勒级数展开技术得到具有复阻尼系统的频域解．这一方法充分利用了时域解耦显式算法的优点,提高了线性土 结构动力相互作用分析的计算效率．     

考虑相邻结构影响的土-结构动力相互作用研究综述

对相邻结构动力相互作用(DCI)的研究历史与现状作了回顾和介绍,将其发展过程分为三个阶段,并对各时期发展的主要内容和特点进行了概述,最后对该领域今后的研究趋势作了分析。     

接触对桩-土-结构动力相互作用体系的影响

为了考察桩-土接触效应对结构地震反应的影响,利用有限元软件ABAQUS建立了土-桩-框架二维有限元模型,分别采用损伤塑性模型和动力粘塑性记忆型嵌套面模型模拟混凝土和土体,利用rebar单元模拟混凝土内的钢筋,取得了较好的计算效果.计算分析中采用19条不同频谱的地震波记录,考虑了地震动强度、桩径、摩擦系数等因素,以层间位移角和桩顶最大位移为主要评价指标,揭示相互作用体系的动力响应特性.分析认为,计算结果对桩、土摩擦系数的取值不敏感;不考虑土-桩接触时,近场土体的动力反应与实际情况存在一定的误差,且上部结构和桩基的动力反应会被低估,应该考虑桩-土动力接触效应;地震动强度增加时,随着结构进入塑性状态,低估程度减小;桩径增加时,低估程度没有显著变化,虽然桩基和上部结构的反应都有所减小.     

结构-地基动力相互作用体系振动台模型试验研究

本文设汁实现了结构-地基动力相互作用体系的振动台试验,通过试验研究了动力相互:作用体系的地震动反应的主要规律。由于动力相互作用的影响,软土地基中相互作用体系的频率远小于刚性地丛上不考虑结构-地基相互作用的结构频率,而阻尼比则远大于结构材料阻尼比。软上地基对地震动起滤波和隔震作用。由于上部结构的振动反馈,丛底地震动与自由场地震动不相同。上部结构柱顶加速度反应主要由基础转动引起的摆动分量组成,平动分量次之,而弹性变形分量很小。桩身应变幅值呈桩顶大、桩尖小的倒三角形分布。桩上接触压力幅值呈桩顶小、桩尖大的三角形分布。试验表明,结构-地基动力相互作用对体系地震反应的影响是很显著的。本试验为验证理论与汁算分析的研究成果、改进或提出合理的汁算模型和分析方法,提供了丰富的试验数据,为进一步研究奠定了基础。     

大型渡槽考虑土-结构相互作用的动力分析

根据某大型渡槽采用桩基础的结构特点,采用集中弹簧模型考虑土-结构相互作用,渡槽槽身采用薄壁梁段单元进行离散,考虑了渡槽槽身开口薄壁结构的横向弯扭耦合振动,约束扭转变形等结构自身特性,渡槽支架采用空间梁单元进行模拟,文章建立了大型渡槽的动力方程,对比计算了考虑土-结构相互作用与不考虑土-结构相互作用渡槽模态和地震响应的差异,计算结果表明,考虑土-结构相互作用后,虽然对大型渡槽的模态和地震响应有所影响,但影响不显著,故对一般渡槽的动力计算,可以不考虑土-结构相互作用的影响.     

土-桩-隔震结构非线性动力相互作用分析方法综述

近年来,土-桩-隔震结构非线性动力相互作用成为结构抗震领域热点研究问题之一。首先,在回顾现有土-桩-隔震结构非线性动力相互作用研究的基础上,分析国内外学者针对土-桩-隔震结构动力相互作用采用的主要分析方法,包括理论分析法、整体时程分析法、模型试验法及能量分析法;然后,系统地总结了目前考虑土-结构相互作用的隔震结构动力反应相关研究成果;最后,分析了现有研究存在的不足及亟待解决的问题,并给出相关研究建议。     

土-结构动力相互作用研究综述

土与结构动力相互作用是当代力学领域的前沿性研究课题,具有很强的实践性。对土与结构动力相互作用的研究历史与现状进行了介绍,简要综述了当前土与结构动力相互作用的研究方法,重点介绍了目前关于土与结构动力相互作用问题中从无限域转化成有限域的人工边界研究进展问题,并对该领域今后的研究工作提出了建议。     

利用振动台试验确定土-桩体系基础频率的方法对比

为了在振动台试验中确定土-桩体系的基础频率,采用环境噪声、人工白噪声、正弦波以及人工地震动等4种激励形式,根据各种激励方式的特点,分别选用适当的计算方法对试验结果进行了分析。计算结果表明：通过选用合理的分析方法,各种激励方式作用下均能得到体系基础频率的可靠估计,环境噪声激励方式实施最为简单,但需要对其试验结果进行大量的统计分析工作;正弦激励方式的数据处理最为简单,但其激励实施较为耗时,且对体系的扰动较大;人工白噪声激励和人工地震动激励是较为推荐的激励方式,在实施中应注意人工白噪声的生成质量和人工地震动设计反应谱的选取合理性,以提高试验结果的可靠性。     

基础柔性对土-结构相互作用系统响应影响的一个解析解

采用波函数展开法,通过SH波入射均匀半空间中二维埋置半圆形刚柔复合基础-单质点模型,推导土-刚柔复合基础-上部结构动力相互作用的解析解,并验证解的正确性。研究表明:基础柔性对于系统响应峰值与系统频率有较大影响。考虑基础柔性后,上部结构相对响应峰值相比全刚性基础结果均有一定减小,且系统频率也会产生向低频偏移的现象。     

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。     

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。     

均质土坝非平稳随机地震反应分析

考虑地震荷载的随机性及强度、频率的非平稳性,基于作者提出的适用于非平稳随机过程的一般随机地震动模型,采用虚拟激励法,建立了非平稳随机地震反应分析方法,并将其应用于某实际均质土坝动力分析中。土石坝及坝基体系采用整体有限元离散,坝体和坝基材料的动力非线性性能以等效线性化方法考虑。首先,基于目标加速度时程的强度和能量信息,确定了作为输入的加速度时—频演变功率谱密度;其次,比较了确定性时程动力分析和非平稳随机分析的结果,探讨了频率非平稳随机地震激励下的土石坝地震反应特性;最后,比较了2种不同坝基条件下的土石坝非平稳随机地震反应,探讨了频率非平稳随机激励下的土石—坝基动力相互作用。分析结果表明：地震动的频率非平稳性对土石坝动力反应有一定影响;坝体—坝基动力相互作用在地震过程中的不同阶段表现有所不同,主震阶段的相互作用显著。     

2015年阿拉善左旗5.8级地震前低频异常分析

针对2015年4月15日鄂尔多斯块体西北缘阿拉善左旗5.8级地震,利用内蒙古地震台网数字波形资料,采用快速傅里叶变换,分析2015年1月1日至4月15日震前频谱特征,意在判断震前是否存在低频异常信号。结果显示：①在5.8级地震前,东升庙、石嘴山及乌海地震台的地震波形低频信号存在相同现象;②低频信号在震前10天开始出现,并间断持续至发震;③低频信号出现的时间不连续,且持续时间间隔逐步缩短。     

Equivalent fixed-base models for soil-structure interaction systems

To simplify the consideration of the soil-structure interaction (SSI) effects, a single degree-of-freedom (SDOF) replacement oscillator has been successfully utilized to represent an SSI system with SDOF structural model. In the present paper, this approximation is first extended to an equivalent fixed-base model with modified system parameters. Based on this generalization, a methodology is then proposed to determine the equivalent fixed-base models of a general multi degree-of-freedom SSI system using simple system identification techniques in the frequency domain. Various fixed-base models are formulated and their accuracy is compared for a five-story shear building resting on soft soil. It is shown that the actual SSI system can be accurately represented with an appropriate fixed-base model.     

Analytical solution for frequency response of equipment in laterally loaded multistorey buildings

An analytical and closed-form frequency response of equipment mounted on multistorey buildings subjected to horizontal ground motion is proposed. In this study, the dynamics of the equipment and the building is expressed as a state-flow graph model, in which the interaction effect between the equipment and the building is considered. Based on the graph model, the analytical results for the frequency response of the acceleration of the equipment and the internal force in the support are derived. One of the advantages of this method is that the closed-form solutions of the frequency response expressed by polynomial form will be easily examined by analytical and numerical computations without complex operation. Moreover, the dynamic of the primary and secondary systems and their dynamic interaction are expressed separately in the derived formula. Thus most of the items in the formula need not be computed repeatedly for different supports of the equipment in design. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

阿拉善左旗5.8级地震前地脉动信号特征分析

本文针对2015年4月15日发生在南北地震带北端的阿拉善左旗5.8级地震,利用乌海台、东升庙台、石嘴山台的连续数字地震波形资料,采用快速傅里叶变换对三个台站的2015年4月1日00时—4月15日23时波形数据进行分析,并持续跟踪0~0.25 Hz包络幅值极大值的变化形态。结果显示:(1)在5.8级地震前,震中附近的乌海地震台、东升庙地震台、石嘴山地震台记录的地震波形均出现频谱向低频偏移的现象;(2)三个台站出现低频异常的包络幅值极大值跟踪形态不一致,其中只有乌海台在震前出现明显的持续不稳定异常,异常持续时间约120h;(3)三个台站距离震中由近及远包络幅值极大值的跟踪形态差异明显。     

A hybrid analysis method for linear dynamic soil-structure interaction in time and frequency domain

IntroductionThe analysis of dynamic soil-structure interaction for important engineering project is still based on linear model (including equivalent linear model) with complex damping, and traditional frequency domain method (Lysmer, et al, 1975, 1981; DING, et al, 1999). Namely, first calculating frequency domain solution by Fourier transform, and then calculating time domain solution by Fourier inverse transform. The motion equation of a system in frequency domain is usually written as (…