核电站辅助厂房结构体系的随机临界地震响应

以某核电站工程为背景，建立了地基土－核电站辅助厂房结构相互作用体系的运动方程，并求出其频率响应函数，将随机临界地震响应分析法引入多自由度相互作用体系，分析在单向地震输入下，体系的随机临界地震响应，并和相同能量单向地震输入下体系的随地地震响应相比较，从而对随机临界地震响应分析法的实用性作一定量评估。     

弹塑性单自由度结构的随机地震响应分析

本文给出了一种可以近似描绘具有滞回特性的非线性恢复力模型,并经适当简化,采用等效线性化法对这种非线性模型的单自由度结构的随机地震响应进行了分析。理论分析与计算结果均表明恢复力滞回曲线的主要贡献是使阻尼增大。最后,通过一个算例分析了高斯过滤白噪声地震输入下单自由度结构的随机响应,并将理论计算结果与Monte-Carlo法的计算结果进行了比较。     

大跨度结构地震行波效应研究

借助于虚拟激励法,深入研究了行波效应对结构地震响应的影响.对于一具有两个地面支撑的单自由度体系,推导出内力功率谱的解析表达式;以此为基础,分析了地震波视波速对体系极值响应的影响,并讨论了动态相对位移和拟静位移分量对体系极值响应的贡献.计算结果表明,对于跨度较大或地震波视波速较小的结构,内力随视波速的变化显著发生改变;动态相对位移和拟静位移分量对体系极值响应的影响与结构的自振频率和波速都有很大关系.最后,对一实际悬索桥采用不同地震波视波速进行了随机地震响应分析,计算结果进一步表明行波效应对结构地震响应的影响非常大.     

五参数Maxwell阻尼减震系统非平稳响应解析分析

对单自由度带支撑五参数Maxwell阻尼耗能系统非平稳随机响应进行系统研究。基于积分微分方程实现结构时域非扩阶精确建模;采用传递函数法,直接在耗能结构原始空间获得减震系统在任意的激励和非零初始条件下结构位移和速度、支撑和阻尼器位移与速度以及阻尼器受力的时域响应精确解;进而针对7种经典调制白噪声地震激励和2种四参数可调的巴斯金谱地震激励,获得减震系统的结构位移与速度、支撑和阻尼器位移与速度以及阻尼器的受力随机平稳响应方差精确解;并使耗能结构系统非平稳随机响应的解析分析与计算完全转化为减震结构在原始空间的特征值解析分析与计算;从而构建了基于减震结构的非扩阶特征值分析,获得带支撑单自由度五参数Maxwell阻尼减震系统非平稳地震响应解析解的一套方法。     

基于等效单自由度体系的结构滞回耗能估计

提出了研究单自由度体系和多自由度体系在地震作用下耗能关系的重要意义;建立了结构的等效单自由度体系能量方程,得出与原多自由度体系滞回耗能及变形能关系公式,据此提出了基于等效单自由度体系的多自由度结构体系总滞回耗能估计方法.分别对质量为均匀分布,楼层剪切强度和剪切刚度为均匀及不均匀分布的8幢5层剪切型多自由度体系和其等效单自由度体系输入典型地震动,计算滞回耗能及变形能,并将计算结果进行比较分析.结果表明,通过等效单自由度体系来估计剪切型多自由度体系的滞回耗能,是一种计算简便且较为准确的方法.     

单层柱面网壳动力稳定性评估的阶跃推覆分析方法

为克服传统推覆方法无法考虑结构动力稳定性问题的缺点,提出了一种能够考虑单层柱面网壳结构动力效应的阶跃推覆分析方法.首先,通过推覆分析,构造基于振型刚度的等效单自由度体系,获取网壳结构非线性能力曲线;然后,对网壳结构进行逐级阶跃加载分析,并对等效单自由度体系进行时程分析,转化得到临界失稳伪加速度;最后,结合地震反应谱,求得网壳结构动力失稳临界加速度因子.基于某单层柱面网壳的计算结果表明,所提方法简便有效.相比传统推覆方法,所提方法能够模拟出网壳结构动力失稳破坏现象,计算精度提高58.3%.所提方法给出的失稳模式与时程分析方法基本吻合,平均误差仅为23.6%,分析耗时减少75%.     

两维地震激励下格构拱动力响应简化评估方法

通过对振型位移响应进行合理的线性组合,给出了两维地震激励下格构拱结构的变形模式,基于该变形模式导出了推覆分析的荷载模式,采用该荷载模式对结构进行一次非线性推覆分析,建立了一种等效单自由度体系,通过对该等效单自由度体系进行时程分析,求得结构目标性能点,进而得到结构整体动力响应;在此基础上,通过对两维地震动输入进行适当简化,提出了格构拱在两维地震激励下动力响应的简化评估方法.采用简化方法对某大跨度柱承格构拱结构分别在硬土和软土场地一系列地震波两维分量激励下的动力响应进行分析,与时程法分析结果进行对比表明:简化方法计算的动力响应变化趋势与时程法基本一致,两向节点位移和单元最大应力平均误差分别为15.1%、12.5%和16.6%,但计算耗时仅约为时程法的25%.     

用拉普拉斯变换方法求解非比例阻尼隔震结构

将基础隔震结构用双自由度振动体系模拟,在建立振动运动方程时考虑振动系统非比例阻尼效应,用小参数展开法导出了体系动力特性的近似解析解．用拉普拉斯变换方法获得该种隔震结构地震时域响应的积分解,并在数值算例中分析了等代体系动力特性及地震响应计算结果的精度．     

单自由度体系地震能量反应的计算

在地震中，结构吸收地震波输入的能量，并以阻尼耗能和滞回耗能的形式消耗能量。通过结构弹塑性地震反应分析的时程分析法，可以计算出结构地震总输入能及结构阻尼耗能和滞回耗能的时程曲线。这些曲线可以为结构抗震分析提供依据。简要介绍了计算单自由度体系弹塑性地震能量反应的基本过程，并以算例说明。     

基于地震动相位谱不确定性模型的单自由度体系响应

提出了一个基于随机微分方程的群延时模型用以描述和模拟地震动相位谱.利用此相位谱模型推导出了线性单自由度结构体系在地震荷载作用下位移响应均值和方差的理论计算公式,采用时域和频域的方法对位移响应的统计特性进行了分析.结果表明:该相位谱模型能较好地模拟实际地震动的相位谱;对于线性单自由度体系,在任一频率处,位移响应相位角的均值与激励群延时的均值成反比;而位移响应相位角的方差与激励群延时的方差成正比;位移响应的均值和方差均与激励各谐波分量相位角的方差成反比,从而位移响应的峰值亦与该方差成反比.     

断层剪力墙高层建筑抗震设计理论与关键技术

断层剪力墙高层框架-剪力墙结构是一种新型的高层结构,对它的动力特性和抗震性能还不是很清楚,有必要寻求新的分析方法和计算理论．文中介绍断层剪力墙高层框架-剪力墙结构弹塑性动力反应、结构弹塑性抗震性能与设计理论,以及其设计的关键技术,提出结构弹塑性动力性能和抗震性能分析与评价的新思路．该理论可用于断层剪力墙高层结构抗震设计及研究,也可进一步发展应用于分析解决结构减振耗能、振动控制和基础隔震等问题．     

“顶吸基隔”结构非平稳随机地震反应分析新方法

为了有效抑制基础隔震结构的隔震层及主结构的过大位移,设计了"顶吸基隔"减震结构并提出了相应的非平稳随机反应分析新方法.通过在基础隔震结构的顶部布置调谐质量阻尼器来构建减震结构,分别采用Bouc-Wen模型及其刚度退化模型模拟隔震层及各楼层的滞回特性.通过在精细积分法中引入复化Cotes积分,并结合虚拟激励法,提出了求解减震结构非平稳随机反应的CCIM法.依据首次超越破坏准则,建立了以结构层间位移角为评价指标的动力可靠度极限状态方程.通过分别采用CCIM、蒙特卡罗法和时域显式蒙特卡罗法对减震结构进行随机反应分析,验证了CCIM具有高效率和高精度的特点.以一座30层钢框架结构为算例,分别计算了减震结构、基础隔震结构和未控制结构在8度和9度罕遇地震作用下的随机反应.结果表明:本文提出的"顶吸基隔"减震结构的整体可靠度比基础隔震结构和未隔震结构的都要高,该减震结构具有极大的工程推广价值.     

K-L分解在非平稳地震响应分析中的应用

介绍了一种非平稳地震激励下结构随机响应的分析方法.按照K-L分解理论,地震激励可以描述为一系列确定性函数与随机系数乘积的线性组合形式.对于线性结构,地震激励的每项K-L展开级数对应于一项结构响应.因此,任何确定性动力时程积分方法可以应用于求解与KL展开级数相对应的结构响应.这为商用有限元软件用于随机地震响应分析打开了方便之门,同时也有利于提高随机振动分析在实际工程中的应用.一个受均匀调制非平稳地震激励下的21层框架结构用于阐明这种方法.     

直接迁移子结构法及在叠积电抗器抗震分析中的应用

针对工程中常见的链式结构的特点,将频响函数和迁移矩阵引入动态子结构方法中,提出了简单高效的直接迁移子结构方法.该方法用子结构的部分特征对来直接计算子结构的频响函数矩阵,从而组成各子结构的迁移矩阵.运用综合求解,可得到整体结构的特征对与谐和激励响应,不仅可大大提高计算效率,而且使主模态的求解变得简明.用此方法计算了三相叠积电抗器的固有频率,根据虚拟激励法把随机载荷转化为虚拟谐和激励,并计算了该结构的随机地震响应.计算结果表明,用直接迁移子结构法求解三相叠积电抗器的固有频率可以节省5/6的计算时间,计算随机地震响应则至少可以缩短1/3的计算时间,从而证明了直接迁移子结构法的有效性和在工程中的实用性.     

考虑随机变量相关性的桥梁地震易损性分析

引入Nataf变换,结合均匀设计响应面法,提出了一种综合考虑地震动和结构不确定性及结构参数相关性的桥梁地震易损性分析方法.以一多跨连续梁桥为研究对象,分别对算例桥梁在考虑与不考虑结构参数相关性情况下进行了地震易损性分析.同时,分析了考虑结构参数变量相关性对结构易损性分析和响应面模型精度的影响.结果表明:本文方法可以有效考虑结构参数之间的相关性,且考虑变量相关性后建立的响应面能够更好地拟合结构真实的极限状态函数曲面;桥梁结构在各个破坏状态下的失效概率均有一定程度的降低;忽略结构参数相关性的影响,可能会低估桥梁结构在地震作用下的抗震性能.     

基于地震响应时程的多层轻钢结构特性

通过对轻钢结构的地震响应特征进行研究,采用有限元方法对轻钢结构模型进行非线性地震响应分析,研究顶层位移和其他各层位移的变化,比较60,100,120,160mm几种不同厚度楼板的地震波响应,得到计算模型的应变、应力关系。研究结果表明：不同厚度楼板对相同的地震波有不同的地震响应,当楼板厚度为120mm和160mm时,对地震波产生的响应最为强烈;多层轻钢结构具有很好的剪切变形;在多层结构设计时,应该根据具体要求定性分析和定量计算楼板厚度对抗震性能的影响。     

输电塔随机地震反应分析及可靠度计算

地震动具有很强的随机性,合理描述地震动随机过程是结构抗震设计的重要前提.本文运用正交展开方法生成了随机地震动,将样本总体二阶统计特性与规范进行了比较,并结合概率密度演化理论,进行了输电塔在顺线向输入随机地震动时的反应分析和可靠度计算.得出了输电塔在随机地震动激励下的概率密度演化规律,以及在以塔顶位移转角为失效控制模式下的可靠度,并试图尝试将传统输电塔抗震设计中的基于承载力转向基于可靠度,为输电塔结构抗震的精细化设计提供一个新的参考.     

带TMD结构的随机地震响应分析的新方法

基于状态空间表达的TMD-结构动力微分方程,运用虚拟激励法,引入精细积分法进行计算,提出求解带TMD结构的非平稳随机地震响应计算的新方法.该方法避免了复模态法的复杂性,能精确快速求解带TMD结构的平稳和非平稳随机地震响应.采用结构的最大弹性层间位移角限值作为控制指标建立极限状态方程,基于首次超越破坏理论,进行了无控和TMD控制下结构的可靠度对比分析,建立起结构动力可靠度作为评价控制效果的性能指标.以1栋8层的剪切型钢框架结构作为算例,结果证实本方法的正确性.