地震总输入能自抵耗效应研究

通过对单自由度(SDOF)体系弹性和弹塑性地震能量反应的计算,提出了自抵耗能和自抵耗系数的概念,并计算了弹性SDOF体系在地震动作用下的地震总输入能、自抵耗能、地震输入能以及自抵耗系数与体系自振频率和阻尼比的关系。结果表明:当体系自振频率等于地震动卓越频率时,自抵耗系数最小,地震输入能最大,结构的自抵耗能力较弱,且阻尼比对地震输入能的幅值影响较大;当自振频率远离地震动卓越频率时,自抵耗系数增大,地震输入能减小,结构的自抵耗能力增强,且地震输入能受体系的自振频率影响较大,基本上不受阻尼比的影响。文中从能量的角度对汶川地震中的一些实际震害作了相关解释。     

单围柱重檐攒尖木结构动力特性试验及地震响应分析

为研究单围柱重檐攒尖木结构的动力特性及地震响应,以西安兴庆宫五龙坛木结构建筑为例,对其进行原位动力试验,采用峰值拾取法与随机子空间法,分析了结构的前6阶自振频率、空间振型及阻尼比。考虑单围柱、榫卯连接、斗栱铺作、抹角梁架空间构造的特征,建立了单围柱重檐攒尖木结构有限元分析模型,计算得到结构的前6阶频率、振型及五龙坛原位试验结果吻合较好。结果表明：单围柱重檐攒尖木结构一阶自振频率在1.924～1.975 Hz之间,二阶自振频率在2.146～2.15 Hz之间,一、二阶振型分别为南北平动与东西平动;三阶自振频率在2.775～2.841 Hz之间,振型为扭转振动。输入不同幅值的El Centro波、Taft波及兰州波地震激励,在罕遇地震作用下底层最大层间位移角为1/83,童柱层最大层间位移角为1/87。     

关于结构系统地震输入模式问题的讨论

通过具有不同自振频率的单自由度系统地震响应的数值计算,讨论了基于运动学和动力学关系所形成的不同地震动时程输入模式对计算结构地震响应的影响.数值结果表明,不同地震输入模式对计算结构地震响应是有较大的影响,要慎重应用地震位移输入模式.     

排架支承式渡槽自振频率的简化计算方法

本文对于排架支承式渡槽自振频率的简化计算方法进行了研究，对于竖向力、柱和横梁的刚度的相对变化对结构自振频率的影响也进行了研究，从研究结果可发现随着竖向力的增加该结构的自振频率逐渐降低，柱和横梁的刚度的相对变化对于结构的自振频率有比较大的影响。本文的研究成果可为渡槽结构的设计计算提供了参考依据。     

大跨度斜拉立体桁架的自振特性分析

采用分块兰索斯法(BLOCK LANCZOS)计算了大跨度斜拉立体桁架的自振频率与振型,分析总结了该结构的自振特性的特点,探讨了跨度、塔高、塔柱的刚度、桁架高度、拉索的间距和拉索刚度以及屋面荷载等参数对结构自振频率的影响。计算表明,大跨度斜拉立体桁架结构体系频谱分布比较密集且具有较低的自振频率。文中得出的一些结论,对工程结构的设计与分析具有一定参考价值。     

北京市防震减灾中心结构地震反应观测及振动特性识别

以北京市防震减灾中心结构为例,进行了结构的地震反应观测及振动特性识别研究。基于半功率带宽法对结构脉动测试数据进行了分析,计算出了结构自振周期和振型以及相应的阻尼比。各振型都具有较大幅值的楼层分别位于3、6和8层,据此设计并建成了结构地震反应观测台阵。分析台阵地震记录识别出了结构的自振特性,同时功率谱曲线显示,井下数据存在高频特性,初步判定其来自钢套管振动。开展结构的数值模拟分析,利用观测楼层上地震记录的卓越频率不断修正结构数值模型,直至结构反应与地震记录的频率值相符,且与脉动测试数据基本一致,相对位移对比分析发现,在该模型基础上相对位移反应与相对位移记录基本吻合。结构地震反应观测和数值模拟分析较好地实现了结构地震反应观测台阵的观测目的。     

膜型网壳结构抗震性能研究

本文采用子空间迭代法分析了单层膜型网壳结构的自振特性;推导了大跨空间结构几何非线性地震响应时程分析的计算过程,编制相应的计算程序,用振型分解反应谱法与时程法进行了结构地震响应特性分析。研究表明:膜型网壳结构的抗震性能比较好;用反应谱法分析时,水平地震作用下截断振型取15、竖向地震作用下取60可满足工程设计要求;用反应谱法计算结构竖向地震响应是安全可靠的,但进行水平地震响应分析时,最终还需用时程法进行验算。     

地震作用下储液罐的动力和稳定分析

本文分两部分:1.联合应用有限元和边界积分法对带顶盖的圆柱形储液罐进行自振分析,并用反应谱方法求地震反应。研究了顶盖、静水压力等因素对各阶环向振型频率的影响和罐体自身质量、液面以上罐体刚度对包含有cosθ的振型的频率和地震内力的影响,建议了一个计算拱顶罐动力反应的简化模型。2.在此基础上,用有限元-级数展开法对水平地震作用下的储液罐的稳定性作了探讨,讨论了环向内力和平错内力对储液罐稳定性的影响以及液面附近罐壁失稳的现象,对目前规范中有关储液罐稳定验算方法作了评价。两部分的计算结果与试验结果作了比较。     

考虑水作用的桥墩自振特性计算方法对比分析

地震作用下,深水中的桥墩在水流作用下动力特性会有很大的变化,《铁路工程抗震设计规范》(GB50111-2006)规定:在常水位以下的部分,对水深超过5m时,应计入地震动水压力对桥墩的影响。考虑水的作用,目前可以用于计算桥墩自振频率和周期的方法主要有解析法、数值分析法和规范中给出的公式法,文中对这3种方法做了简单的介绍,并通过对某连续钢构桥桥墩的周期和自振频率的计算,综合其他各个方面对这3种方法进行进一步对比分析。总结得出了这3种方法分别适用的范围:公式法可用于只需1阶频率、不用考虑地基土影响的圆形或圆端形桥墩;解析法则适用于结构形式简单,截面统一的桥墩;数值分析法可以用于所有形式的桥墩,灵活性强,但对建模能力要求较高。在此基础上对这3种方法的优缺点进行了分析,为考虑与水相互作用的桥墩自振特性计算方法的选择提供了参考依据。     

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。     

中承式钢筋混凝土拱桥自振特性分析

利用有限元通用软件ANSYS,对一中承式钢筋混凝土拱桥进行了结构自振特性的数值模拟分析,求出了自振频率、振型等动力参数,对其模态特征进行了描述,并通过变换拱桥的主要结构参数对比分析了它们对结构自振特性的影响.结果表明:自振频率随矢跨比的减小略有提高;横撑有助于增强拱肋的横向刚度,减小拱肋面外振动,提高抗风稳定性;各振型的自振频率值随拱肋刚度的提高近似成线性增大,可以通过改变拱肋刚度来调整其自振特性.研究结果可以为同类桥梁的抗震设计提供参考.     

复杂介质结构中折射界面的哈格多恩原理波前成像

在城市活断层探测中 ,浅层结构常常表现为强烈的非均匀性 ,界面横向强烈起伏 ,层内速度变化较大 ,传统的基于平界面均匀层模型的折射资料处理方法不能适用。研究开发能应用于复杂介质结构中折射资料处理的方法就显得十分必要。文中基于惠更斯原理 ,用波前扩张法对波场作正演计算 ,根据哈格多恩折射波前成像原理 ,在lecomte算法和Hole有限差分计算程序的基础上 ,开发出 1种复杂介质结构中折射资料的处理方法与软件 ,并用此方法处理了福州城市活断层折射探测试验中在义序完成的 2条折射剖面资料。结果表明 :探测区浅层为 3层结构 ,分别为盖层、强风化层和基岩。基岩顶界面的埋深约为 5 8～ 5 2m ,盖层P波速度变化较大     

Research on the random seismic response analysis for multi- and large-span structures to multi-support excitations

The pseudo excitation method(PEM) has been improved into a more practical form,on which the analytic formulae of seismic response power spectral density(PSD) of simplified large-span structural models have been derived.The analytic formulae and numerical computing results of seismic response PSD have been derived to study the mechanism of multi-support excitation effects,such as the wave-passage effect and incoherence effect,for the seismic response of multiand large-span structures.By using a multi-span truss as an example,the influence of multi-support excitation effects on the seismic response of such structures is studied.     

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。     

斜入射条件下地下结构时域地震反应分析初探

通过采用平面波和远场散射波混合透射的应力人工边界条件,得到了地震波斜入射的解析方式,以此为基础建立了地震波斜入射条件下,土体与地下结构动力相互作用的时域计算分析模型。以实际建设的南京地铁某车站结构为研究对象,应用大型通用有限元分析软件ANSYS,进行了地震波斜入射条件下地下结构时域地震反应的计算和分析。初步结果表明:在地震波斜入射的情况下,地下结构的动力反应与地震波垂直入射时有较为明显的差异。     

设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座框架结构地震响应分析

抗拔型三重摩擦摆隔震支座是一种新型隔震支座。以框架结构为例,利用ANSYS软件建立了6层和10层普通抗震结构和带该支座的基础隔震结构模型;通过模态分析,得到了结构的自振周期;通过地震响应分析,提取了6层框架隔震层和顶层的位移、加速度和剪力时程曲线,并提取了不同层数不同结构类型的各层间位移、加速度幅值。结果表明：与抗震结构相比,基础隔震结构周期显著增大;隔震结构的变形主要集中在隔震层,隔震层以上的结构基本为整体平动,结构的地震位移反应得到了有效的减小;采用抗拔型三重摩擦摆隔震支座能降低结构地震加速度反应;设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座的多层数隔震结构的能量衰减不如低层数的隔震结构迅速。     

Indirect-approach method for specified-end points seismic ray tracing in three dimensional inhomogeneous media

ＩｎｄｉｒｅｃｔａｐｐｒｏａｃｈｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｐｅｃｉｆｉｅｄｅｎｄｐｏｉｎｔｓｓｅｉｓｍｉｃｒａｙｔｒａｃｉｎｇｉｎｔｈｒｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｍｅｄｉａＣＨＡＯＦＡＮＸＵ（徐朝繁）ＸＩＡＮＫＡＮＧＺＨ...     

基于流固耦合统一计算框架的三维大规模海域场地地震反应分析?以东京湾为例

海域场地地震响应分析是确定海洋工程结构抗震设计地震动输入的重要环节。然而,针对海水、饱和土、基岩之间的流固耦合分析,目前一般通过对3种介质方程进行离散,然后整体求解或分区耦合求解的方式进行,过程复杂而低效。因此,大规模海域场地地震反应分析仍是一个挑战性问题。本文基于流固耦合统一计算框架求解海域近场波动问题,采用透射边界模拟无限域,通过将海水和基岩视为孔隙率分别等于1和0的广义饱和多孔介质,使得海水、饱和土、基岩之间的相互耦合可在统一计算框架中实现,避免不同介质求解器之间的数据交换。采用集中质量显式有限元并行计算,不同进程之间采用MPI进行数据交换,提高计算效率;采用逐元技术,按单元类别存储单元刚度,大大节省了内存,便于大规模计算。通过自编程,输入界面高程数据和材料参数,实现建模-自由场-三维地震动模拟全流程自动化。以东京湾为例,使用该方法和程序在超级计算机上模拟SV波垂直入射时的地震响应,证实了该方法用于三维大规模海域地震波场模拟的高效性和可行性。     

多步法快速射线追踪与圆台型高精度走时外插计算

为更好地适应复杂构造的地震偏移成像,本文提出了一套快速射线追踪算法和一种高精度的走时外插计算方法.采用线性多步法的预测-校正公式求解射线追踪方程组,与传统的四阶Runge-Kutta法相比,提高了计算效率.在网格节点上的走时计算中,应用一种基于圆台的外插方法,该方法以射线的方向为轴确定圆台,将轴上的走时外插到圆台内的网格节点上.与传统的矩形体外插方法相比,圆台走时外插方法提高了计算精度,且具有更好的稳定性.另外,该方法利用稀疏分布的射线即可获得高精度的走时表,节省计算量,对复杂构造的偏移成像非常有利,尤其是三维偏移.最后通过逆散射偏移成像算例,验证了算法的有效性和适用性.     

高层框-剪结构空间协同弹塑性地震反应分析

框架－剪力墙结构是一种较好的抗震结构体系。为验算这类结构在强烈地震作用下的塑性菜性能,需开发简便实用的分析方法和软件。本文用框架门型单元和墙四弹簧单元结合进行高层框－剪结构空间协同／平面弹塑性地震反应分析。这两种单元结合,可较好地反映框－剪结构在地震作用下的性能,且模型相对简单,计算时间少,具有较高的的实用性。