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。     

结构振动控制中神经网络应用的新进展

介绍了作者近年来应用神经网络在结构振动控制研究中所取得的一些进展,包括：（１）提出了自递归神经网络（ＳＰＮＮ）,这种网络的学习收敛速度比一般的ＢＰ网络快得多;（２）应用自递归神经网络预测了结构地震响应。预测结果与结构实际响应相当吻合;（３）提出了一种基于自递归神经网络的结构响应过程中不同状态下Ｌｙａｐｕｎｏｖ方程,该法简单、快速,能够满足在线控制要求。     

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.     

桥梁结构振动控制发展及存在的问题

系统地论述了桥梁结构振动控制的发展现状,指出了桥梁结构振动控制的特点和存在的问题,提出了可能的解决途径。     

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.     

建筑结构地震响应半主动控制的遗传-模糊算法

本文针对建筑结构地震响应半主动控制问题,应用基于遗传算法优化模糊规则库的遗传—模糊控制方法,通过MR阻尼器实现减小建筑结构地震响应。将结构的位移和加速度响应峰值控制双重指标作为目标函数,运用遗传算法的基本操作得到一组优化的模糊推理规则。以结构位移、加速度、地震加速度信号作为输入量,以MR阻尼器所提供的控制力为输出量,分别构造单阻尼器和多阻尼器的模糊控制策略。以某3层和6层框架结构为例,分别对两种遗传—模糊控制算法进行数值仿真分析,并与LQR最优控制结果进行比较。数值分析结果表明,采用遗传—模糊算法能够有效地减小结构的地震响应。     

大型换流站阀厅结构地震响应弹塑性分析

利用有限元方法对带悬挂阀的阀厅结构进行地震响应弹塑性分析,研究不同场地土条件、不同地震动作用对阀厅结构以及悬吊设备地震响应的影响.研究结果表明:阀厅结构在纵向和三向地震作用下存在较明显的扭转效应;三向地震输入时,吊杆产生的拉力约为单向输入的2倍;悬吊设备竖向地震响应大于水平地震响应,大震下悬吊设备竖向加速度约为水平向的...     

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。     

巨型框筒部分悬挂结构控制体系地震反应特性及阻尼控制研究

本文提出巨型框筒部分悬挂结构新体系，研究这种结构体系对地震反应特性，提出用阻尼器进行巨型框筒部分悬挂体系地震反应的控制方法，采用结构动力学有限元方法，建立空间分析模型，对结构体系进行地震随机振动分析、时程分析和地震反应谱分析。分析结果表明，这种结构体系能有效地减小结构的地震响应，最后研究了影响控制效果的主要因素及控制器参数的影响规律。     

云南漾濞地震大理某高层建筑结构地震响应观测数据初步分析

2021年5月21日21时21分至22时32分,云南漾濞先后发生了M5.6级、M6.4级、M5.0级和M5.2级地震,位于大理的某高层建筑结构地震反应观测台阵获取了这4次地震的结构动力响应,观测数据同步性好,数据质量高。该高层建筑为框架剪力墙结构,地上26层,地下1层,三分量加速度测点共8个分别位于建筑的第1层、4层、7层、10层、13层、17层、20层和25层,数据实时传输至中国地震局工程力学研究所燕郊数据中心。本文对结构台阵的观测记录进行了初步分析,绘制建筑结构观测楼层的三向绝对加速度及其傅里叶幅值谱,检验数据同步性和质量,通过滤波和积分得到相对速度和相对位移,利用功率谱方法分析得到频率响应函数,并利用复模态指数函数方法得到两水平方向前三阶模态频率和振型。通过4次地震结构模态频率和振型的初步对比结果表明:主体结构基本完好,这与现场调查结果吻合。该结构台阵获取的前震、主震和余震反应记录,为后续开展深入的模态参数分析、地震损伤识别以及研究框架剪力墙结构的振动特性和抗震性能提供了宝贵数据。     

大跨斜拉桥的近断层地震响应及减震控制

近断层地震长周期成分丰富,存在速度大脉冲效应;而大跨度斜拉桥一般采用半漂浮体系或漂浮体系,所以固有频率较低。为了研究大跨度斜拉桥在近断层地震作用下的反应规律及减震措施,利用ANSYS软件分析了某半漂浮体系的大跨斜拉桥在近断层地震作用下的时程响应,并对其减震控制方法进行了探讨。研究表明,大跨度斜拉桥的近断层地震响应随着PGV/PGA值的增大而增大,且增大幅度较大,近场脉冲效应较为显著;对于近断层地震作用,不建议采用塔梁弹性连接装置作为主梁纵漂的减震措施,而采用参数适宜的铅挤压阻尼器和粘滞阻尼器则均能获得很好的减震效果;由于大跨度斜拉桥的近断层地震反应较大,应提高其支座的设计允许位移。     

中国大陆结构地震反应观测系统布设研究

本文简要介绍了结构地震反应观测研究的意义。并以中国地震局防灾大楼和北京市人大办公大楼结构地震反应观测系统为布设实例,阐述了中国大陆地区结构地震反应观测系统的两种布设方式。对两种方式进行了分析,指出简化布设中存在的问题,并提出了布设原则,用于指导结构地震反应观测系统的布设。     

大跨度张弦梁结构的地震响应分析

本文分析了预张力的大小、撑杆的数目、地震的行波效应和结构约束条件对大跨度张弦梁结构地震响应的影响。结果表明：结构的初始地震响应随着索内预张力的增大而增大，然后逐渐趋于接近，与预张力大小无关；撑杆的数目和位置对结构的地震响应影响很小；与地震波的一致输入相比，考虑行波效应的索应力响应峰值增大62．9％，竖向位移响应峰值增大36．2％；张弦梁结构的地震响应对支座约束条件很敏感，约束条件改变，地震响应改变很大。     

多层空心砌块房屋混凝土结构抗震性测试研究

为了研究多层空心砌块房屋混凝土结构抗震性测试,按照1∶5缩尺比例建造空心砌块房屋混凝土结构模型进行抗震性测试实验。根据实际原型参数遵从相似理论的要求选择模型参数,通过电液伺服加载装置和液压千斤顶加载水平、垂直方向荷载,对所建造模型进行动力特性测试、地震反应分析、结构最大地震反应以及位移响应进行了实例分析。结果表明,随着破坏程度加大,模型结构自振频率随之减小,阻尼比随之增大;有芯柱多层空心砌块房屋模型的抗震效果较强;强震状态下,结构动力特性变化较大,破坏层聚集了房屋结构的最大反应;当加速度为125 cm/s时,结构最大位移为2.73 mm,低于规范值,模型结构具备一定延性。     

某框架结构基础隔震地震反应对比分析

基于结构动力学原理和有限元基本理论,利用SAP2000有限元分析软件,以某框架结构基础隔震楼和与其相近的非隔震楼为研究对象分别建立分析模型,运用动力时程分析法对两种模型进行水平地震反应分析。结果表明:基础隔震楼的水平向地震反应远小于非隔震楼,其上部结构的自振周期明显大于非隔震楼,其层间剪力和基底剪力、楼层相对位移和加速度低于非隔震楼。总体来说,隔震支座可以显著降低水平向地震对于结构的不良反应,值得推广应用。     

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。     

地震动速度脉冲对巨型结构体系地震响应影响研究

以巨-子结构抗震体系、隔震体系以及智能隔震体系为研究对象,选择4组具有速度脉冲特性的实际地震动加速度记录及人工模拟的具有相同加速度反应谱而无速度脉冲的地震动时程分别作为地震动输入,采用数值分析方法分别计算在有、无速度脉冲的地震动激励下三种结构体系的地震响应,探讨地震动的速度脉冲对巨型结构体系在不同控制策略下地震响应的影响。研究结果表明:三种结构体系在速度脉冲型地震动作用下的地震响应大部分要大于无速度脉冲型的地震响应,近断层地震动的速度脉冲对巨-子结构抗震体系、隔震体系以及智能隔震体系的地震响应均有一定的不利影响。智能隔震体系对速度脉冲地震动较为敏感,但能有效地减小隔震层位移。     

考虑液-固耦合的大型超高压换流变压器地震响应研究

针对大型超高压换流变压器的地震响应问题,以一超高压±800kV换流变压器为研究对象,考虑其本体中油与箱壁的相互作用建立三维有限元分析模型,采用LS-DYNA分析换流变压器的自振特性、地震作用下的动力响应规律以及换流变压器的薄弱部位。研究结果显示,对于大型超高压换流变压器,本体中油与箱壁的相互作用对结构动力响应有一定的放大作用,进行自振特性和地震响应分析时应考虑;套管体系的薄弱部位为套管的底部和中间部位,在这两个位置拉应力和压应力最大值交替出现;换流变套管体系在地震作用下的位移较大,套管顶部的导线应设置足够大的伸缩距离。     

工程结构性态抗震设计和控制研究"项目成果介绍

本文介绍了“工程结构性态抗震设计和控制研究”项目的立项背景、目标、所开展的主要工作、取得的成果及研究成果的社会效益,并展望了该领域研究的未来工作。