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。     

非线性体系受平稳随机荷载的首次通过问题

本文提出了一种计算微阻尼、弱非线性体系受平稳宽频带随机过程干扰时,平稳和非平稳包络反应首通概率的近似解析方法。在等价线性化方法的基础上,用一维MapKon过程代替描述包络反应过程的微分方程,用摄动法求解修改的(向后)方程。得到了首通概率的解析解。作为例子,把本文提出的方法用于Duffing型体系,并把理论结果与数字模拟结果进行了比较。     

非正交阻尼系统对多维地震动输入的反应及其组合

土-结构、液体-结构、土-液体-结构相互作用体系和由性质截然不同的材料组成的组合结构均属非正交阻尼系统。本文讨论了在六维地震动分量作用下非正交阻尼系统的反应;文中假定六维地震动分量为平稳与非平稳随机过程,建立了非正交阻尼系统多维地震反应的组合方法;建立了双向水平地震输入时非正交阻尼系统反应的简化组合公式。     

基础平动与转动结构随机地震响应分析的复模态法

本文对基础平动与转动结构随机地震响应问题进行了系统研究。首先建立了结构运动方程，然后针对体系运动方程为非经典阻尼的情况．用复模态法解耦获得了体系位移、速度和加速度随机地震响应的解析解，最后通过一个例子来说明考虑结构一地基相互作用的必要性。本文方法可推广到非平稳地震响应分析。     

基于复阻尼理论的混合结构Rayleigh阻尼模型

混合结构的阻尼矩阵不满足经典阻尼条件,导致传统的模态叠加法无法适用。复阻尼理论无法适用于时域计算,其自由振动响应中存在发散现象。针对混合结构的阻尼矩阵非比例性和复阻尼理论的时域发散性,基于频域等效原则构建了求解Rayleigh阻尼系数的数学优化模型,进而得到与复阻尼理论等效的Rayleigh阻尼运动方程。算例分析表明:依据位移时程响应和结构等效阻尼比可证明Rayleigh阻尼运动方程的正确性。基于本文研究成果,等效复阻尼理论的混合结构Rayleigh阻尼运动方程可直接采用模态叠加法,结合其确定的结构等效阻尼比,为混合结构的振型分解反应谱法提供理论依据。     

隔震结构中非经典阻尼影响及最佳阻尼比分析

本文采用双自由度非比例阻尼振动模型描述基础隔震体系,用拉普拉斯变换方法获得其地震时域响应的近似解析解,借助于应谱理论分析了非比例阻尼对隔震体系中的上部结构层间最大剪力及隔震层最大位移等响应值的影响,探寻了隔震系统最佳阻尼比的取值范围。     

结构-地基体系的非比例阻尼影响及随机地震响应分析

针对结构-地基体系随机地震响应分析中存在的非比例阻尼耦合问题，采用不同非比例阻尼判断准则研究了结构-地基体系在不同刚度比，不同阻尼比下结构与地基间的阻尼耦合及体系不同振型间的阻尼耦合问题，推导了用于结构-地基非比例阻尼系统随机分析的小参数随机摄动分析公式，并用于地下大型有衬砌洞室的随机地震响应分析中。     

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。     

基础隔震结构随机地震响应分析的复模态法

本文对多自由度基础隔震结构的随机地震响应问题进行了系统研究，首先建立了运动方程，然后用第一振型将上部结构展开，针对所得方程为非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况，用复模态法解耦，获得了以第一振型表示的结构地震响应的解析解，对单自由度体系，此解即为结构响应的精确解，从而建立了两自由度体系在任意非经典阻尼与非对称质量和刚度情况下随机地震响应解析解分析的一般方法。本文方法也可用于带TMD减震结构、无损伤“加层减震”加固结构的随机地震响应分析与优化设计。     

地震动功率谱与反应谱的转换关系

本文详细评述了现今常用的几种加速度反应谱与功率谱的转换关系。对于小阻尼单质点体系而言，考虑到输入地震动是一非平稳的随机过程，又由于其传递函数的窄频带滤波特性，它的加速度反应将是一窄频带的非平稳随机过程。对于峰值系数水平的超越不是独立的，而是成群超越。据此本文考虑非平稳效应和对峰值系数水平的成群效应，对前人的转换关系进行了修正，并基于随机振动理论，给出了对工程上常用的频率平稳、强度非平稳的地震;动模型的功率谱和反应谱的转换关系。此转换关系对于长、短持时的地震动记录和反应谱长、短周期部分以及不同阻尼比的反应谱都能给出精度较高的结果。     

在非比例阻尼情况下结构动力响应的摄动分析方法

本文将摄动方法应用于非比例阻尼系统，将一个非比例阻尼问题转化为一系列比例阻尼问题叠加的形式，从数学上对结构运动方程进行了较严格的求解，给出了在简谐荷载情况下的响应计算公式，并对所给方法的收敛性进行了研究，给出了相应的收敛条件。文中通过算例证明了本文方法的正确性与有效性。     

比例阻尼矩阵构建方法对高重力坝地震反应的影响

通过二维数值计算,讨论合理建立阻尼矩阵对高重力坝时域内进行地震反应计算的重要性。首先,以4个不同坝高的混凝土重力坝为计算对象,将三种地震波作为水平输入,解得6种不同的阻尼矩阵形式下坝体的地震反应。然后以频域内解为标准,研究各种阻尼矩阵的合理性。研究结果表明：坝高超过250 m高的重力坝在时域内进行的地震反应计算是长周期系统的动力分析问题,应重视阻尼矩阵的建模方式,不宜采用单频率参数的质量比例阻尼矩阵和刚度比例阻尼矩阵,应采用双频率参数的Rayleigh阻尼矩阵,在确定2个频率参数时除采用坝体基频外还应考虑激振地震波的频谱特性以获得合理的坝体地震反应计算结果。     

关于土层地震反应分析中阻尼矩阵建模方式的讨论

阻尼矩阵的选择对土层时域内地震反应计算的准确性有重要意义。本文构造了质量比例阻尼、刚度比例阻尼、Rayleigh阻尼、Caughey阻尼和Clough阻尼矩阵,研究各阻尼对土层地震反应分析精度的影响。以苏通大桥5号桥塔基础处的工程场地为例,分别以人工合成基岩波,Northridge波、Parkfield波和汶川波为输入,得到不同阻尼模型下土层的地震反应,结果表明Clough阻尼在计算精度和误差稳定性上要优于其他阻尼模型,针对Clough阻尼的不足之处提出了改进方法,算例表明改进后的Clough阻尼能在保证计算精度的前提下减少计算机的存储量和计算量。     

地震工程与工程振动第23卷(2007年)总目次

平面P波在饱和半空间中洞室周围的散射(I):解析………………………解梁建文,巴振宁,V incentW.Lee(1)强震地面运动超随机特性的几点注……………………………………………………记徐国栋,周锡元,闫维明(7)面向设计应用的地震动空间相干函数模…………………………………………………………型王君杰,陈虎(16)滚动FPS和MR阻尼器混合基础动力学模型及仿………………………………………真袁健,Pau l N.Roschke(24)非比例阻尼线性体系地震反应计算的振型分解反应谱……………………………………………………法汪梦甫(31)大跨度球面网壳结构…     

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．     

基于约束模态综合法的非比例阻尼系统地震响应分析

为提高大型复杂结构体系的计算效率,在深入分析约束模态综合法原理的基础上,论述了非比例阻尼体系中约束模态综合法对阻尼矩阵的处理方法,并探讨了如何缩减对接界面自由度的问题。同时,通过算例详细说明了该方法在高层建筑结构动力时程分析中的应用。计算结果表明,在利用约束模态综合法求解非比例阻尼体系的动力问题时,文中所采用的阻尼矩阵的处理方法是有效的,与有限元直接法相比具有很好的精度。对于地基土-高层建筑结构体系的地震响应分析问题而言,缩减对接界面自由度的约束模态综合法可达到很好的计算精度,能够更大程度的提高计算效率,为大型复杂结构的动力时程分析研究和工程应用提供了一定的依据和方便。     

基于复振型分解的多自由度非线性体系动力可靠性研究

提出了基于复模态理论的多自由度非线性体系动力可靠性分析方法。该方法首先采用等效线性化的方法处理体系的非线性问题,然后采用复模态分析处理非经典的等效线性阻尼矩阵,将具有非经典阻尼的等效多自由度线性体系按复振型分解,将多自由度体系的随机反应分解为一系列一阶体系的复模态反应,从而求得体系的随机反应,最后进行体系的动力可靠度计算。通过算例验证,表明该方法概念明确、思路清晰,为一般多自由度非线性体系提供了一个普遍适用的动力可靠性分析方法。     

非线性多自由度体系在平稳随机荷载作用下的动力可靠性分析

本文在等价线性化法的基础上提出了一种用振型分解法分析小阻尼、弱非线性多自由度体系受平稳高斯宽频带随机荷载作用的动力可靠性的完整的解析方法。先在平稳高斯白噪声的荷载条件下证明了等价正规反应是近似独立的,并由此求出正规反应的联合概率密度函数,建立了确定等价阻尼和等价固有圆频率的公式;进一步求出体系质点相对位移及其导数的联合概率密度函数后,提出了一种基于首通破坏机制和“最弱链环”(weakest link)模型的非线性多自由度体系的动力可靠性的计算方法,求出了以质点相对位移量为界限的非线性多自由度体系的平稳反应的动力可靠性的解析表达式。其次,把上述方法推广到了荷载是平稳高斯宽频带过程的情况。最后把本文提出的理论应用到了拟线性多自由度体系。对于两个自由度的情况求出了数字结果,并与Monte Carlo模拟结果进行了比较,验证了本文提出的方法的正确性。在结论中还指出了本文的方法用来处理过渡反应时应该注意的一些问题。     

不同阻尼特性材料组合结构的弹塑性动力时程响应计算

本文提出一种不必形成与存储总阻尼矩阵的非线性结构动力时程分析的算法,用于计算非比例、非经典阻尼结构弹塑性动力响应。该算法的软件实现简单,对现有比例阻尼结构分析程序稍加修改即可。基于此算法的计算机程序满足了由两种阻尼特性材料建造的建筑结构非线性动力时程分析的需要。     

复阻尼地震反应谱的计算方法及其它

本文阐述了为什么要研究复阻尼地震反应谱问题,并给出了复阻尼地震反应谱计算的精确方法．实例计算结果表明,复阻尼反应港与常用的粘性阻尼反应谱之间存在着相当大的差异．文中还简述了复阻尼系统运动方程的建立方法。