具有地震抑制功能的结构主动控制算法与仿真分析

提出了一种具有地震抑制功能的结构抗震主动控制算法。其特点是设计一组状态反馈控制律，使得闭环结构系统在具有希望极点的同时，还能够减小结构地震输人的影响。首先，在特征结构配置参数化方法的基础上，将该控制问题转化为一个含有约束条件的优化问题；其次，给出了求解该问题的算法及实施步骤，该方法直接基于结构系统原始矩阵，不涉及系统的增广或变换，便于工程应用；最后，对地震作用下三层剪切型Benchmark结构模型进行了仿真分析，结果表明本文所提具有地震干扰抑制功能算法的有效性。     

某大型复杂结构地震响应与控制研究

针对某大型复杂结构的地震响应及控制策略进行了研究。首先,建立该结构的整体有限元模型,采用Ritz向量法对结构进行模态分析,研究该复杂结构的振动特性,基于位能加权平均法求解了该复杂结构等效阻尼比;随后,研究了不同布置型式下粘滞消能支撑的受力特点和计算模型;最后.对该结构进行减振设计,分析了不同消能支撑布置形式下的减振效果。结果表明,采用消能减震装置能有效降低复杂结构的地震响应,且并不改变结构体型;同等减震效果前提下,采用人字形支撑比采用斜撑更为经济。本文工作可供类似的大型复杂结构减震设计参考和借鉴。     

复杂地震激励下隔震结构地震响应研究进展

隔震技术作为当前最有效的结构减震控制技术之一,在世界各国高烈度地区广泛建造。随着隔震技术的大范围推广,建造工况更为复杂的隔震工程随之不断涌现。系统深入研究复杂地震激励下隔震结构地震响应,是隔震工程长期安全服役的重要保障,也是隔震技术能够不断完善和推广的坚实基础。本文从复杂地震激励涵盖的多维地震、近场和近断层地震、行波效应以及土与结构相互作用四个主要方面入手,依据国内外相关文献开展综述,探讨了复杂地震激励下隔震结构研究存在的问题,并对此进行展望。     

大跨度桥梁结构多级地震响应研究

大跨度桥梁结构在地震发生时其支承点受到的地震动激励均不相同,使得在多级地震中其桥梁结构对于地震的响应程度也不同。通过分析多级地震作用下,水中结构的运动引起桥梁墩部周围水体辐射波浪运动对桥梁结构的影响,分析大跨度桥梁墩-水耦合边界。基于反应谱理论,计算大跨度桥梁结构承受的地震力最大值,得出多级地震响应曲线,以分析其多级地震响应;并以某地六跨桥为例,以多级地震下桥梁的位移、剪力、弯矩等响应时程为指标进行分析,得出有效结论。     

工程结构地震响应模糊半主动控制

提出了使用MR阻尼器（Magnetorheological Damper）作为控制设备,模糊集为基础的半主动控制算法,并运用提出的算法对土木工程结构地震响应进行了振动控制分析.本文方法的优势在于算法自身的鲁棒性、处理非线性问题的能力和不需要结构的精确数学模型,算法需要的输入变量少,可以解决实际工程中结构响应信息难以测量的困难.模糊算法的输出直接控制MR阻尼器的输入电压,控制器的计算非常简单且易于在工程中实现.本文以一个3层框架结构为算例,分析了本文算法与前人研究算法的异同.数值结果表明,本文提出的模糊半主动控制具有较高的效率,可以减小需要的控制力,充分使用了MR阻尼器的输入电压可以调节的功能,使MR阻尼器的功能得到了更好的发挥.     

土与结构相互作用对储罐地震响应的影响

为了研究土与结构相互作用对储罐地震响应的影响,基于Haroun-Housner模型,将地基土考虑为平动和转动的弹簧阻尼体系,将储罐结构体系简化为三质点四自由度力学模型,来研究储罐的地震响应受地基土弹性的影响。分析结果表明:与刚性基础相比,考虑土与结构的相互作用时储罐的基底剪力、倾覆力矩和晃动波高均有放大效应,且与储液高度与半径比相关,为获得理想的地震响应储液高度与半径比存在优化取值区间。     

基于神经网络的结构地震反应仿真

提出了基于神经网络的结构地震反应仿真方法，探讨了仿真基本步骤中样本集的准备、目标函数的选取、网络拓扑结构的构建、隐层神经元数目的确定、训练方法的选择以及提高泛化精度的措施等若干实际问题，并通过算例分析验证了本方法的可行性。     

汶川地震近断层地震动作用下结构地震响应特征分析

研究了具有不同自振特性的建筑结构在近断层速度脉冲型及非速度脉冲型地震动作用下的结构层间变形分布,揭示了近断层速度脉冲对工程结构地震响应的特殊影响.从汶川M8.0地震近断层强震记录中选取两组典型速度脉冲型记录和非脉冲型记录,根据确定的目标地震动强度水平,利用时域叠加小波函数法对选择的强震记录进行调整,使之与目标地震动水平对应的加速度反应谱保持一致,以此作为结构地震反应分析的地震动输入.选取具有不同自振特征的3层、11层和20层典型钢筋混凝土框架结构,建立有限元分析模型,分别计算在速度脉冲型与非速度脉冲型记录作用下这些结构层间变形分布.研究表明,速度脉冲型记录与非速度脉冲型记录作用下结构层间变形有明显差异,且与结构自振特征有关.就低层结构的层间变形而言,非速度脉冲型记录的影响较速度脉冲型记录的影响大.随着结构自振周期的增加,高阶振型的影响更加明显.与非速度脉冲型记录相比,速度脉冲型记录的结构层间位移反应中值及离散程度较大.速度脉冲型记录更容易激发高层结构的高阶振型,产生较大的层间位移反应.非速度脉冲型记录对中低层结构层间变形影响较大.因此,在开展近断层结构地震影响评价时,应考虑近断层速度脉冲的影响.     

土-结构相互作用下的桥墩结构地震响应

为研究土-结构相互作用下的桥墩结构地震响应问题,通过有限元数值模拟方法,利用有限元软件建立1个两跨的钢筋混凝土连续桥模型,采用时程分析法对比分析连续桥模型在不同场地条件下,桥墩结构对2种不同地震波的地震响应。证明了在进行桥墩抗震设计时,土-结构的相互作用是不能忽略的,且起到不利作用。     

汶川地震近断层地震动作用下 结构地震响应特征分析

研究了具有不同自振特性的建筑结构在近断层速度脉冲型及非速度脉冲型地震动作用下的结构层间变形分布,揭示了近断层速度脉冲对工程结构地震响应的特殊影响. 从汶川M_S8.0地震近断层强震记录中选取两组典型速度脉冲型记录和非脉冲型记录, 根据确定的目标地震动强度水平,利用时域叠加小波函数法对选择的强震记录进行调整, 使之与目标地震动水平对应的加速度反应谱保持一致, 以此作为结构地震反应分析的地震动输入. 选取具有不同自振特征的3层、11层和20层典型钢筋混凝土框架结构, 建立有限元分析模型, 分别计算在速度脉冲型与非速度脉冲型记录作用下这些结构层间变形分布. 研究表明,速度脉冲型记录与非速度脉冲型记录作用下结构层间变形有明显差异, 且与结构自振特征有关.就低层结构的层间变形而言, 非速度脉冲型记录的影响较速度脉冲型记录的影响大. 随着结构自振周期的增加, 高阶振型的影响更加明显. 与非速度脉冲型记录相比,速度脉冲型记录的结构层间位移反应中值及离散程度较大. 速度脉冲型记录更容易激发高层结构的高阶振型, 产生较大的层间位移反应. 非速度脉冲型记录对中低层结构层间变形影响较大.因此, 在开展近断层结构地震影响评价时, 应考虑近断层速度脉冲的影响.     

上部结构与基础隔震层偏心对结构地震响应的影响

随着基础隔震技术的发展,我国在高烈度地区广泛开展基础隔震技术的工程应用必将成为一种趋势,但由于建筑功能和建筑造型的丰富多彩,结构的质量中心和刚度中心也趋于分布不均匀,以三层的钢框架结构为分析模型,利用结构分析软件Sap2000对上部结构质量中心和隔震层质量中心、刚度中心分布不均匀的三种方案进行单向水平地震作用下的非线性时程分析,分析结果表明:上部结构质量中心与隔震层质量中心存在偏心距对结构的扭转效应以及地震响应有较大的影响,减小上部结构的偏心距对调整结构的水平地震响应的影响成效最为显著;对于隔震层而言,隔震层的刚度中心偏心距较质量中心偏心距对上部结构的影响更大,有效控制隔震层刚度中心的偏心距在隔震设计中会更加有效。     

汶川地震近断层地震动作用下结构地震响应特征分析

从汶川地震获取的64组近断层记录中分别选取8条典型速度脉冲型加速度记录和8条非速度脉冲型加速度记录,作为结构地震反应分析的地震动输入;选择具有不同自振特性的3层、11层和20层典型钢筋混凝土框架结构,建立有限元分析模型.分别计算这些结构在速度脉冲型与非速度脉冲型记录作用下的层间变形,对比研究具有不同自振特性结构的层间变形特征.     

阻尼连体结构地震响应影响参数研究

针对阻尼连体结构,采用串并联质点系层模型,沿连体设置方向施加El Centro1940地震波,讨论了毗邻结构自振周期比与连接体阻尼刚度变化对阻尼连体结构地震响应的影响。研究结果表明:毗邻结构自振周期比与连体阻尼刚度对结构的地震响应影响较大,存在一个使结构地震响应为最优的周期比与阻尼刚度值,为实际工程应用和研究提供一些参考。     

基于小波变换的结构地震响应与能量计算分析

多分辨分析可将地震信号分解到不同的频段。本文推导了运用多分辨分析计算多自由度体系地震响应的基本公式,讨论了各频段地震信号及结构响应的能量分配。最后,通过多自由度体系的算例验证了弹性体系在原始地震作用下的动力响应可以由该地震作用在时域的各小波分量的动力响应叠加而得,同时将高频抑制后的重构信号应用于近似模型的计算,并利用能量分析明确了地震信号与结构响应在各频段的能量分配。     

埋地管道地震响应的数值仿真模型分析

基于ABAQUS通用有限元软件平台,利用黏弹性人工边界实现无限域的有限化,采用摩尔-库伦模型考虑土体的非线性,建立了埋地管道的数值仿真模型。首先,论文讨论了土-管相互作用参数对管道应变的影响,建议了数值仿真分析中接触面摩擦系数的合理取值;其次,通过与埋地管道振动台试验结果的对比,验证了埋地管道振动台试验中模型边界处理的有效性,进而讨论了埋地管道模型试验中的相似律问题;最后,进行了管道应变响应分析,并简单分析了类河谷地层埋地管道的应变响应。通过本文的研究,获得了埋地管道地震响应的一些规律性成果,为更深一步的研究奠定了基础。     

地震作用下浮放文物滑移及摇晃响应仿真

为保护文物,基于Simulink仿真技术,以博物馆浮放文物为研究对象,研究了地震作用下文物的摇晃和滑移响应。假设文物形状为矩形,讨论了文物产生滑移和摇晃的条件,推导了地震作用下文物的运动方程,考虑不同参数的影响,分析了文物滑移及摇晃的位移、速度及加速度响应曲线,获得了不同条件下文物产生不同运动的参数变化规律。结果表明:浮放文物在地震作用下,产生摇晃的条件与文物宽高比B/H、地震波强度及物体与地面的摩擦系数密切相关;地震作用下,浮放体的摇晃响应对初始参数很敏感,且浮放体B/H越小、地震波强度越大,摇晃越严重。浮放文物产生水平滑移的条件与地震加速度峰值及文物与台座的摩擦系数密切相关;文物的水平滑移响应随着输入地震波加速度峰值增大而增大,随着摩擦系数增大有减小趋势。此外,Simulink技术可有效模拟浮放文物在地震作用下的摇晃响应,因而是一种切实可行的仿真分析方法。     

悬挂结构体系地震响应特性及其突变性分析

对现有悬挂结构动力分析模型作了改进,引入了悬挂子结构的随动刚度,将子结构对主结构的非线性驱动力添加到运动方程中。用数值解法给出了悬挂结构体系的地震响应分析,进而给出了振幅与频率响应的计算结果。分析了结构响应突变的复杂特性,结果表明体系参数的微小变化使响应振幅及其突变值等特性产生明显变化,反映出结构体系的地震响应特性对参数变化非常敏感。另外,当吊杆长度较大时,非线性参数较小,结构的突变现象消失,产生"伪线性"性质。     

TMD对结构地震响应控制效果的研究

TMD对简谐激励和风荷载引起振动的控制效果得到了一致的肯定,然而关于TMD地震控制的效果还没有一致的结论.文中比较了几种有代表性的TMD参数优化方法所确定的TMD参数;利用MAT-LAB编制了计算程序,分析了不同方法所确定的TMD参数用于地震控制时,控制效果的差别;从反应谱的概念出发,研究TMD对单自由度结构的地震控制效果.结果表明,TMD总体上对于单自由度结构的地震响应是有控制效果的,结构本身响应越大,控制效果越好;结构本身响应很小的时候,TMD有放大结构响应的现象,但由于结构本身响应很小,放大后的结构响应也不会导致结构有破坏的危险.