基于精细时程积分法的结构碰撞问题研究

结构碰撞问题是影响其抗震性能的一个重要因素。利用精细积分法无条件稳定、精度高和受时间步长限制小的特点,将其用于结构碰撞问题的求解,并进行了公式推导;基于精细积分算法对相邻结构体系进行了碰撞力反应谱研究,考虑了碰撞刚度、初始间隙、阻尼比等参数变化对碰撞力的影响。结果表明,精细积分法用于结构的碰撞分析,计算精度和效率较高,对求解结构碰撞问题是适用的;对碰撞力反应谱分析表明,碰撞力峰值随碰撞刚度值的增大而增大,若使相邻结构的振动特性一致或具有足够大的相邻间隙,可最大限度地减小结构碰撞响应;短周期结构不易发生碰撞。     

相邻地形对地震动特性的影响分析

基于采用透射人工边界的显式动力有限元方法,研究了相邻凸起地形对地震动反应谱特性的影响,分析了相邻凸起之间距离的变化对地形效应的影响。研究结果表明:1与单一凸起地形对地震动的放大效应相比,相邻地形的存在对地震动反应谱谱比曲线的形状影响不大,但对谱比的值具有较大影响,而且其影响程度的大小与地表观测点的位置有关;2相邻凸起地形的存在对凸起平台段中点地震动高频成分的放大效应影响较大,随着相邻凸起之间距离的增加,该影响逐渐减弱,多个相邻凸起构成的组合地形对地震动的放大效应逐渐接近单一凸起地形。     

相邻地形对地震动特性的影响分析

基于采用透射人工边界的显式动力有限元方法,研究了相邻凸起地形对地震动反应谱特性的影响,分析了相邻凸起之间距离的变化对地形效应的影响。研究结果表明：1）与单一凸起地形对地震动的放大效应相比,相邻地形的存在对地震动反应谱谱比曲线的形状影响不大,但是却对谱比的值具有较大影响,而且其影响程度的大小与地表观测点的位置有关;2）相邻凸起地形的存在对凸起平台段中点地震动高频成分的放大效应具有较大影响,随着相邻凸起之间距离的增大,该影响效应逐渐减弱,多个相邻凸起构成的组合地形对地震动的放大效应逐渐接近单一凸起地形。     

相邻梁段周期比对伸缩缝处的碰撞响应分析

针对相邻两联连续梁桥伸缩缝处的碰撞现象,基于其周期不一致而表现出的动力差异性,进行动力时程分析,采用直接积分法研究了地震作用下相邻联的非同向振动和伸缩缝处的碰撞响应。分析结果表明:不同周期比的相邻梁体,在地震动作用下产生的碰撞响应不同,加速度峰值小持续时间长的地震波对伸缩缝处的碰撞响应较小;碰撞对严重不同向振动的相邻两联(T2/T10.5)的地震响应影响很大,随着相邻两联周期比的增大,碰撞对结构地震反应影响逐渐减小。     

相邻建筑结构的模糊振动控制

本文研究了相邻建筑结构的模糊控制问题。首先,介绍相邻建筑结构体系的特点,建立体系的力学模型及运动方程;然后,进行了半主动控制研究,提出了控制的方法;最后,利用模糊控制方法实现了结构的智能控制。通过以上研究,说明相邻建筑结构相互振动控制是十分有效的,所得出的结论对实际工程的应用具有指导意义。     

局部地形对入射P波谱特性的影响分析

利用显式有限元有限差分方法研究了局部突出平台状粘弹性场地的地形影响,比较了高宽比不同、体波入射角度不同时谱特性的差异,分析了相邻地形的存在对地面运动谱特性的影响。研究结果表明,对于局部突出地形,高宽比和体波入射角度对地震动的谱特性有较大影响,入射角度的影响更为显著;相邻地形的存在使地面运动进一步放大。     

不同受火方式下混凝土框架结构的变形研究

针对单层框架和三层框架,通过高温数值分析,初步考察了不同受火方式下结构的变形特征。研究发现：①火灾蔓延对结构高温变形影响较大,此时节点的水平位移总体上小于结构全层／全部受火时的相应结果;②受火区间仅对相邻跨或相邻层有一定影响,而对隔跨或隔层影响相对较小;③非对称局部受火情况下,单层框架边节点的水平位移可能比全层受火时更大。     

磁流变阻尼器在相邻建筑结构体系弹塑性地震反应控制中的应用

研究应用磁流变阻尼器连接相邻建筑结构的弹塑性地震反应控制问题。首先介绍磁流变阻尼器的力学模型,并设计了磁流变阻尼器的结构参数;其次,介绍钢筋混凝土框架结构的退化三线型恢复力模型及相邻建筑结构体系的特点,建立体系的力学模型及运动方程;最后进行半主动控制研究,设计了半主动控制器,通过算例实现了结构的半主动控制。分析结果表明,采用磁流变阻尼器连接的相邻结构振动控制是十分有效的,可避免地震中相邻结构发生磁撞损坏。     

南北地震带壳幔结构成像研究

<正>对地壳和上地幔的速度结构进行成像是研究地球深部结构及动力学问题的一个有效途径。南北地震带地区是青藏高原与相邻块体的过渡带,这里的地质构造十分复杂,地震活动频繁。在南北地震带地区进行壳幔结构成像研究,有利于提高对青藏高原及其与相邻块体相     

SH波斜入射时三维结构-土-结构相互作用分析

本文实现了SH波斜入射时三维结构-土-结构动力相互作用分析。半无限土体采用集中质量显式有限元结合透射人工边界进行分析;结构经有限元离散后,采用Newmark隐式积分方法进行分析;刚性基础的响应采用显式积分方法计算。通过算例,分析了相邻结构存在与否、结构间距、结构大小、结构前后位置、SH波入射角度对基础和结构地震响应的影响。结果表明:(1)SH波入射角度对结构-土-结构相互作用有较大影响,随着入射角度的增大,高频段的干涉和遮挡效应较为明显;(2)两相邻结构中,大结构对小结构的影响较大,小结构对大结构影响较小;(3)当考虑结构-土-结构相互作用时,不仅结构自身各个自由度之间的运动存在耦合,而且通过土体的联系,相邻结构的各个自由度之间也存在耦合。(4)通过地震记录或地脉动测试获取结构自振特性时,应考虑相邻结构的影响,避免混淆。     

高层建筑结构抗震设计中鞭梢效应的分析

将钢筋混凝土结构离散为能模拟梁、柱、墙抗震性能的单元，采用串并联刚片系振动模型，体现空间各构件的协同工作，采用改进的Wilson-θ法。对鞭梢效应在高层建筑结构抗震中的影响作详细分析，做到合理利用鞭梢效应，从而可以解决高层建筑物中层间位移起决定性作用的问题，达到合理、经济的效果。     

考虑楼板变形带转换层高层建筑结构简化计算

带转换层高层建筑属于复杂结构体系,其楼板变形问题较为突出,考虑楼板变形对带转换层高层建筑结构进行的地震反应简化计算研究非常必要.首先将带转换层的整体结构以转换层为界划分为若干个子结构部分;其次,对每个子结构内部的各类型竖向构件以轴线为单位运用超单元法进行简化等效,对其楼板和转换梁等水平构件则视为深梁,对所有构件考虑其类型、剪切变形、弯曲变形和轴向变形等因素的影响建立其单元刚度矩阵;最后,通过坐标变换和自由度缩减形成各子结构整体刚度矩阵,根据依次放松约束节点的计算思路完成整体结构的动力计算.算例结果表明,该简化计算法计算量小精度较高.     

新型超高层节能建筑抗风研究

在大气边界层风洞进行了"珠江城"商务写字楼大比例尺(1:150)模型风洞试验,通过对风洞试验数据分析,获得了基础等效静风荷载及结构顶部风致加速度响应。并将其结果与其它较小比例尺的两个风洞试验结果相对比,分析了模型几何缩尺比、周边建筑及平均风剖面对试验结果的影响。获得的结果可以为此结构设计提供风荷载,同时也为其他建筑的抗风设计和风洞实验提供技术参考。     

带裙房高层建筑地震反应控制振动台试验研究

2002年9月在香港理工大学成功地进行了带裙房高层建筑地震反应控制试验研究。设计和制作的结构模型是带3层裙房的12层高楼剪切模型,在裙房顶层与主楼之间安装单MR阻尼器形成MR阻尼器耦联结构模型。MR阻尼器采用美国LORD公司摩擦型MR阻尼器,并且选用其配套产品计算机电流控制器对其进行控制,控制系统采用德国dSPACE公司实时控制系统。对独立主楼、独立裙房和原结构模型的动力特性进行了辨识;对结构模型进行了El Centro地震动作用下的地震反应振动台试验;以作者提出的MR阻尼器半主动逻辑控制算法,对MR阻尼器耦联的结构模型进行了地震反应振动台试验。试验结果表明：用MR阻尼器耦联主楼与裙房,采用半主动逻辑控制方法进行控制,能有效抑制主楼的鞭梢效应并使主楼和裙房的地震反应减小。     

建筑施工中振动影响的测试分析

工程建设对房屋建筑的振动影响和破坏的测试鉴定是当今城市建设中一项迫切需要开展而又具有重要意义的工作。首次将地震学原理与工程抗震鉴定方法有机结合对大楼受桩基础施工振动的影响和损害进行测试和分析，其结果用震级和烈度的方式定量给出了振动影响的程度，继而对场地地基、基础和大楼进行了具体的抗震分析鉴定。     

ER／MR智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑结构地震反应的半主动控制

本文建立了用ER／MR智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑结构地震反应半主动控制的设计计算方法,文中,在导出ER／MR智能阻尼器力学模型的基础上,建立了ER／MR智能阻尼器耦联的带裙房层建筑结构地震反应的基本方程,并根据瞬时最优主动控制的原则,提出了ER／MR智能阻尼器耦联的带裙房高层建筑地震反应半主动控制的基于最优主动控制位移的“开关－耗能”半主动控制策略,应用本文方法对主楼20层,裙房5层的计算结构;受控地震反应的模拟计算结构表明,耦联主楼和裙房的半主动的ER／MR智能阻尼器可有效地抑制带裙房高层建筑结构地震反应的鞭梢效应,并可均匀地减小结构各层的震反应,是一种简单,方便和有效的智能控制装置。     

Seismic response of tall building considering soil-pile-structure interaction

The seismic behavior of tall buildings can be greatly affected by non-linear soil-pile interaction during strong earthquakes. In this study a 20-storey building is examined as a typical structure supported on a pile foundation for different conditions: (1) rigid base, i.e. no deformation in the foundation: (2) linear soil-pile system; and (3) nonlinear soil-pile system. The effects of pile foundation displacements on the behavior of tall building are investigated, and compared with the behavior of buildings supported on shallow foundation. With a model of non-reflective boundary between the near field and far field, Novak’s method of soil-pile interaction is improved. The computation method for vibration of pile foundations and DYNAN computer program are introduced comprehensively. A series of dynamic experiments have been done on full-scale piles, including single pile and group, linear vibration and nonlinear vibration, to verify the validity of boundary zone model.     

Correlating measured and simulated dynamic responses of a tall building to long‐distance earthquakes

For almost a decade, a 66‐storey, 280m tall building in Singapore has been instrumented to monitor its dynamic responses to wind and seismic excitations. The dynamic characteristics of the tall building have been investigated via both the finite element method and the experimental modal analysis. The properties of the finite element model have been shown to correlate well with those derived from the data recorded during the ambient vibration tests. During the study period, 21 sets of earthquake ground motions have been recorded at the building site. The basement motions may be divided into three categories based on their predominant frequency components with respect to the building's fundamental frequency. The calibrated three‐dimensional finite element model is employed to simulate the seismic response of the tall building. Correlation analysis of the time histories between the recorded data and the simulated results has been carried out. The correlation analysis results show that the simulated dynamic response time histories match well with those of the recorded dynamic responses at the roof level. The results also show that the simulated maximum response at the roof level is close to the peak response recorded during the earthquakes. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

模糊综合评判在高层建筑结构地震作用下的应用

应用模糊数学原理,将我国现行建筑抗震设计规范(GB 50011-2001)划分场地类别的依据模糊化,用正态分布作为等效剪切波速与覆盖层厚度的隶属函数,对不同场地条件特征周期值进行模糊综合评判,给出了高层建筑结构地震作用计算步骤。结果表明,模糊综合评判方法使得建筑抗震设计中的设计反应谱更符合实际,高层建筑结构地震作用的计算更为准确。     

磁流变阻尼器对高层建筑风振舒适度的半主动控制分析

高层建筑风振舒适度的控制是结构抗风设计的一项重要内容。本文提出了磁流变阻尼器对高层建筑风振舒适度控制的一种设计方法。由于加速度是舒适度的判别标准，因此，首先通过对依据现行规范计算和用计算机模拟两种方法下得到的加速度进行比较，进而对模拟的脉动风荷载进行合理的修正，并以此作为抗风设计的依据；其次，根据磁流变阻尼器在不同位置时的控制效果，合理地布置控制装置，在此基础上，通过对加速度的有效控制来满足结构舒适度要求；最后，对磁流变阻尼器的参数进行合理的设计，达到优化的目的。