带"人字"支撑的新型复合结构体系动力特征研究

探讨了一种新型复合结构——带“人字”支撑的梁柱体系的动力特征问题。在满足静力荷载作用下承载力要求的基础上，根据结构动力学原理，推导了该结构体系的动力特征方程，分析了复合结构体系的支撑截面和型式的变化对动力特征的影响，计算显示，增加支撑对提高结构的频率即抗侧刚度有明显作用，且随支撑截面尺寸增大，固有频率单调增加。支撑倾角在一定范围内变化时，对频率影响较大，而超过该范围时，其影响明显减小，由此说明“人字”支撑为较合理的支撑型式。结果表明，所研究的具有“人字”支撑的复合结构体系具有较高的抗侧能力。     

劲性支撑穹顶结构模态特性参数分析

模态特性分析是结构动力特性分析的基础。选用杆元和索元建立有限元模型,采用分块Lanczos模态方法,分析了劲性支撑穹顶结构不同荷载工况下结构的模态特性,讨论了初始预应力、杆件截面面积及高度、跨度、矢高、荷载等参数对结构自振频率的影响。算例分析表明:劲性支撑穹顶结构自振频率较小且分布密集,出现大小相近或相同的频率对及相互对称的振型;环向等分数和杆件截面面积对劲性支撑穹顶结构的自振频率影响较小;荷载作用使结构的自振频率变小;预应力、跨度及矢高对自振频率影响较大,应在结构设计阶段给予充分考虑。     

考虑水-桩-土相互作用的单桩式海上风机结构系统自振频率解析解

海上风机结构系统频率是海上风机结构和基础设计考虑的关键因素之一,桩-土相互作用对海上风机结构系统频率影响显著。基于欧拉-伯努利梁理论和传递矩阵方法,考虑水-桩-土相互作用及塔筒变截面特性,建立单桩式海上风机结构系统横向振动自振频率特征方程;将桩-水相互作用等效为附加质量、桩-土相互作用等效为线性弹簧,变截面塔筒等效为多段均匀梁,利用MATLAB中fsolve函数求解固有频率。通过与有限元分析结果进行对比,验证本文方法精度与有效性,并将本文方法应用于实际工程中,研究桩基础埋深、上部质量、转动惯量和桩-水相互作用对单桩式海上风机结构系统自振频率的影响。     

罕遇地震下的屈曲约束支撑框架结构的动力响应研究

为分析支撑布置方式、刚度比、结构总层数等因素在罕遇地震下对屈曲约束支撑框架结构动力响应的影响,借助有限元分析软件SAP2000,分别对6层、12层、18层屈曲约束支撑框架结构模型进行了罕遇地震下的时程分析,详细研究了多高层结构体系的层间位移角、底层剪力、支撑内力等随支撑布置方式、刚度比、结构总层数等因素变化的规律。分析表明,倒V较单斜布置更能有效降低底层剪力、增大支撑轴力、降低层间位移角,从而降低结构的地震响应,更有利于结构消能减震;随着结构总层数的增大,支撑的屈服层数呈现出增多的趋势;刚度比七为2—4时,能使较多层数的屈曲约束支撑参与到消能减震的过程之中,较好地实现抗震设防目标。     

高架连续梁桥动力计算研究

箱形截面是大跨度连续梁桥优先采用的截面形式,选择合适的箱梁动力分析模型是正确进行高架连续梁桥动力计算的基础。根据桥梁工程中常用的梯形截面箱梁桥的结构特点,应用薄壁梁段有限元方法,考虑箱梁横向弯扭耦合、扭转变形、畸变、桥墩变形和盆式橡胶支座等对箱梁桥动力性能垢影响,提出了高架连续梯形截面箱梁桥的动力计算模型,对某大型高架连续箱梁桥的振动特性进行了计算,所得结果对了解该桥的动态特性、建立桥梁的健康档案具有重要作用。     

大型引水隧道在平面地震波入射下动力响应的解析解

本文以波函数展开法为基础,给出了SV波与P波入射时大型引水隧道平面地震响应的解析解.并根据解析解,利用数值方法对建立的场地模型进行了计算分析,研究了隧道结构-水体体系的地震响应.重点讨论了入射波频率、入射角、衬砌力学性能对衬砌结构动力响应的影响.分析表明,大型引水隧道动力响应受入射波频率和入射角的影响较为明显,而衬砌力...     

局部复杂场地条件对核电结构自振特性的影响分析

自振特征是核电厂结构动力分析首先应考虑的因素,它也是影响核电厂反应谱特征的关键因素之一。采用常规的自振特性分析方法(如Lanczos法等)只能以核电厂上部结构为模型进行计算求其固有频率,在复杂场地条件下,这样的计算结果通常与更符合实际的土-结构相互作用(SSI)模型计算结果存在较大差异。本文以SASSI用户手册中的典型压水堆核电厂土-结构动力相互作用模型为研究对象,采用时域显式有限元法结合透射人工边界方法及相应编写的三维显式有限元程序3DSSI,计算了同一上部结构,结合多工况局部复杂场地条件的核电厂SSI体系的单脉冲响应,并通过求传递函数幅值谱方法,获得各种工况下SSI体系的自振频率。依据计算结果,分别研究了核电厂上部结构、自由场及SSI体系的自振特征及其相互联系,并通过比较研究,讨论了局部复杂场地特性对核电厂SSI体系自振特性影响等问题,进而加深了对核电厂动力特征及动力安全区性的认知。     

用增量动力分析方法确定人字形中心支撑钢框架的结构影响系数和位移放大系数(Ⅱ)——算例

基于增量动力分析方法计算了6个人字形中心支撑钢框架的结构影响系数R和位移放大系数Cd。结果表明:对于不超过12层的人字形中心支撑钢框架,层数和跨数对各系数的影响都很小;结构超强系数RΩ所占的比重要明显大于结构延性折减系数Rμ。建议取Rμ=1.19,RΩ=3.98,R=4.71,Cd=5.55。     

钢筋混凝土框架结构动力特性研究

本文利用SVSA结构振动信号采集分析系统,对31幢钢筋混凝土框架结构的动力特性进行了现场实测,统计分析结构在环境随机振动作用下的动力特性规律。回归得到了自振周期与房屋层数、高宽比的关系,阻尼比与房屋高度、自振频率之间的关系,可供工程设计参考。     

地震作用下边坡动力响应及影响因素研究

利用ANSYS有限元软件建立了边坡数值模型,并结合汶川地震实例分析了边坡的共振特性、动力响应变化以及地震动三要素对边坡动力响应的影响,对汉源县高烈度异常现象从共振的原因做出了解释。通过分析发现:边坡的共振主要由前5阶固有频率被激发引起,坡体阻尼和地震波频率对共振作用有显著影响。边坡体对输入地震波低频部分存在放大作用,对高频能量具有滤波作用。坡体加速度和位移响应随高程增加而增大,沿水平方向从左至右,位移减小,加速度先增后减。坡体峰值加速度放大系数随频率的增加而减小,随持时变化不明显;坡体位移随振幅和持时增加而增大,随频率增大而减小;弹性范围内,加速度和位移动力响应绝对量随振幅增大呈明显的线性增长关系,而位移、加速度放大系数保持不变;坡面陡坎处动力响应突变效应明显。     

基于HHT的结构强震记录分析研究

本文利用HHT(Hilbert-HUang Transform)研究了结构强震记录的时频特性及结构动力特性。介绍了一座7层钢混框架结构及其强震观测台阵概况以及经历的地震情况,选择了在3次有代表性地震中的强震记录,利用一种新的非平稳信号处理方法HHT对记录进行了处理和分析,得到了该结构强震记录的时频幅值三维分布以及边际谱,并将边际谱与傅里叶谱进行了对比,识别了结构的自振频率。研究表明,对结构强震记录这种强非平稳信号,可以利用HHT分析得到能量集中分布的频段与时间范围。HHT边际谱与傅里叶谱相比,在低频部分幅值要大于傅里叶谱,而在高频部分,幅值要小于傅里叶谱。利用结构强震记录识别的自振频率比环境振动测试结果要小。     

大型渡槽结构模态分析

大型渡槽在南水北调水利工程中起着重要作用。本文根据大型渡槽的结构特点,考虑渡槽横向弯扭耦合振动、约束扭转变形、渡槽支架变形和盆式橡胶支座等胶地支座等对渡槽动力作用的影响,应用梁段有限元方法,对某大型渡槽的模态进行分析,研究了该渡槽设计水位、渡槽支架高度、渡槽支架截面尺寸、渡槽盆式橡胶支座刚度变化等对大型渡槽模态的影响,探讨了该大型渡槽的上述４种工况下的模态变化范围,所得结果可为大型渡槽的抗震设计提     

基于复阻尼模型水平剪切型结构的时域解析算法

近些年来提出的数值方法虽克服了应用复阻尼模型求解动力响应时可能出现的发散现象,但其计算过程繁杂且不能表达出结构动力特性及响应随结构参数的变化规律.论文参照三对角To-eplitz矩阵特征值问题的数学解法,推导出水平剪切型结构各阶自振频率、振型函数的解析形式.通过对运动方程进行Fourier变换,得到复阻尼理论下结构的传...     

地震作用下低层建筑砌体结构的动力特性分析

传统低层建筑砌体结构动力特性分析中,易受到外界环境的干扰,砌体结构的完整性欠缺,导致动力特性分析的准确度较低。为提高低层建筑砌体结构的抗震性能,提出地震作用下低层建筑砌体结构的动力特性分析方法。首先利用低层建筑砌体结构反应自功率谱,完成砌体结构的自振频率辨认;然后通过941B型超低频率测振仪测试自振频率,筛出振动波形中噪声干扰的区域,获取时域波形和频域波形;最后依据时域波形和频域波形塑造低层建筑砌体三维精细化模型,在该模型基础上,通过子空间迭代算法获取低层建筑砌体结构的模拟结果,分析地震作用下芯柱、圈梁等构造措施对建筑砌体结构动力特征的影响,完成砌体结构的动力特性分析。实验结果表明,利用所提方法对地震作用下低层建筑砌体结构的动力特性进行分析,得到的分析结果准确度较高。     

Discrete‐time variable structure control of seismically excited building structures

Generally, the active structural control system belongs to the discrete‐time control system, and the sampling period is one of the most important factors that would directly affect the performance of the control system. In this paper, active control approaches by using the discrete‐time variable structure control theory are studied for reducing the dynamic responses of seismically excited building structures. Based on the discrete reaching law method, a feedback controller which includes the sampling period is presented. The controller is extended by introducing the saturated control method to avoid the adverse effect when the actuators are saturated due to unexpected extreme earthquakes. The simulation results are obtained for a single‐degree‐of‐freedom (SDOF) system and a MDOF shear building equipped with active brace system (ABS) under seismic excitations. It is found that the discrete variable structure control approach and its saturated control method presented in this paper are quite effective. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

恢复力模型中求突变折点的一种新方法

在结构弹塑性动力计算中,恢复力曲线是一个重要问题。简化的折线型恢复力模型虽然应用简单,计算工作量小,但是有个突出缺点,即存在很多刚度突变点,即折点,这给计算带来麻烦。本文针对这一问题,提出了一种折点处理新方法。利用结构动力学方程和线性加速度法等推导出求解折线型恢复力模型中加载点和卸载点两类折点的计算公式。该公式基于结构动力学方程推导而来,逻辑严密,结果可信,精度有保证。此外,计算突变折点出现时刻,仅涉及结构动力特性等几个已知量,计算简单,不需迭代,计算工作量小。而且加载点与卸载点两类折点的计算公式形式简单又统一,方便编程。     

地震作用下高速铁路车-线-桥耦合系统动力响应分析

地震激励对高速车辆-简支箱梁桥系统动力响应的影响关系到高速铁路运营安全。基于车辆-轨道耦合动力学和列车-轨道-桥梁动力相互作用理论,运用有限元和多体动力学方法,建立高速铁路桥梁区段车辆-轨道-桥梁耦合系统动力学模型,分析在人工地震波作用下高速铁路车-线-桥耦合系统动力响应。结果表明:地震激励对轨道板、支撑层和桥梁的横向振动特性的影响大于对垂向振动特性的影响,桥梁结构对地震激励的敏感程度大于轨道结构;车辆运行速度对系统垂向振动特性的影响大于对横向振动特性的影响。研究结论可为地震荷载作用下高速铁路安全运营提供理论依据。     

大型渡槽有限条法动力建模研究

根据渡槽结构特点，采用有限条划分渡槽槽身，推导出渡槽槽身结构的单元刚度矩阵、相容质量矩阵的显式表达式；渡槽支架采用空间梁单元模拟；联接槽身和支架的盆式橡胶支座采用弹性元件单元模拟。编程程序具体计算了某大型渡槽的模态，并用ANSYS对大型渡槽进行模态分析，计算结果表明：该模型计算的渡槽结构的固有频率和ANSYS计算结果接近。模型可用于大型渡槽的动力分析。     

Dynamic characterization of multiple tuned mass dampers and some design formulas

Multiple Tuned Mass Dampers (MTMD) consist of a large number of small oscillators with natural frequencies distributed around the natural frequency of a controlled mode of the structure. In the present paper, the modal characteristics and efficiency of the MTMD are studied analytically. Perturbation solutions for the modal properties of the MTMD–structure system are obtained and the modal characteristics are discussed. An explicit formula to estimate the effectiveness of the MTMD subjected to harmonic forces is also derived. It is shown that the MTMD is efficient when at least one of the oscillators is strongly coupled with the structure in any mode. Based on this observation, a critical bandwidth of the natural frequencies of the MTMD to make the system multiply tuned is derived in a simple form, and furthermore a robustness criterion for the frequency tuning under a given bandwidth is proposed. It is shown that, when properly designed, the MTMD can be much more stable (robust) than a conventional single TMD while maintaining more or less the same efficiency. Numerical studies verify the accuracy of the perturbation solutions and the proposed formulas.     

D型耗能器偏心支撑结构的抗震性能试验研究

偏心支撑结构是一种高烈度地震区高层建筑钢结构合理的抗侧力体系,本文针对目前偏心支撑结构存在的不足,提出一种新型的框架支撑形式——耗能器偏心支撑;并将该单斜杆(D型)耗能器偏心支撑与支撑斜杆上不加设耗能器的D型偏心支撑结构进行了对比试验。验证了该新型框架支撑形式不仅可以减少耗能梁段吸收的地震能量,而且可以减小耗能梁段的破坏程度,从而减少震后修复工作量;它具有很好的变形能力和足够的抗侧移能力。文中同时给出了设计方法,并提出了改进措施。