考虑高阶振型影响选波方法对近断层地震动输入适用性研究

目的为近断层地震动输入下高层结构的抗震时程分析提供合适的选波方法,将适用于远断层地震动的考虑高阶振型影响的多频段加权匹配地震波选波方法(简称多频段加权选波法)用于近断层地震动,探讨该方法的适用性.方法以20条均存在速度脉冲的近断层地震动作为备选波,并将其均值放大系数谱作为目标谱,采用多频段加权选波法进行选波.以美国SAC Steel Project设计提出的9层和20层的抗弯钢框架结构为实例建立有限元分析模型,以20条近断层地震动时程分析所得结构最大层间位移角均值及分布为目标反应,将多频段加权选波法选出的3条波输入下结构反应均值及美国《建筑荷载规范》(ASCE 7-05)选波要求方法输入下所得结构反应与目标反应进行对比分析.结果对于9层结构,多频段加权选波法与目标反应更为接近;对于20层结构,虽然多频段加权选波法出现了薄弱层位置判断不准确的情况,但最大层间位移角数值的确定基本合适;对于9层和20层结构,多频段加权选波法和ASCE 7-05方法均未出现低估最大层间位移角的情况.结论在进行近断层地震动作用下结构的非线性时程分析时,考虑高阶振型影响的多频段加权匹配选波方法具有较好的适用性.     

基于简化模型的高层隔震结构选波方法研究

地震动输入是影响高层隔震结构时程分析结果可靠性的重要因素。文章建立能反映高层隔震结构变形和动力特性的简化模型,并以此作为分析对象,基于双频段选波方法对不同自振周期的模型进行时程分析,研究高层隔震结构时程分析选取地震动记录时结构动力特性的影响;以结构隔震层、顶层的位移和加速度反应作为评价指标,对比分析了不同天然地震动记录选取方法的有效性和适用性。结果表明:采用反应谱双频段选波方法应合理选取控制频段;基于地震信息的选波方法与结构动力特性无关,且没有把降低结构反应的离散性作为选波目标,但合理选取并控制地震动参数也能有效降低反应的离散性;最不利选波方法能有效筛选出对结构破坏性较大的记录,但离散性较大,该方法适用于校核结构的抗震性能。     

风力发电结构在风沙荷载激励下的动力响应分析

为研究风沙荷载对风力发电结构的危害,对风力发电结构进行风沙荷载作用下的动力响应分析.基于某2 MW风力发电机,建立不考虑风机叶片、考虑叶片旋转以及考虑土-结构相互作用的三种有限元模型.采用Dav-enport风速谱和谐波叠加法模拟脉动风速时程,利用动量守恒定律和风沙流密度建立风沙荷载力学计算模型.通过ANSYS分别模拟...     

简化桩模型在土-结构相互作用分析中的应用

采用简化桩模型和多分段杆单元模型来模拟独立桩承框架结构.对一幢七层独立桩承钢筋混凝土框架结构进行了考虑与不考虑土-结构相互作用效应影响的结构自振特性对比分析.然后依次输入9条地震波加速度记录,对结构进行了考虑与不考虑土-结构相互作用效应影响的地震反应时程分析.由大量的数值分析结果总结了土-结构相互作用对结构地震反应的影响规律,并用算例对部分结论进行验证.     

考虑风与结构耦合作用的张弦梁结构风振响应分析

基于自回归(AR)模型考虑空间相关性,对张弦梁结构的随机脉动风进行数值模拟;利用有限元软件AN-SYS,考虑风速与结构速度的耦合作用,以材料阻尼模拟气动阻尼对结构进行风振响应分析,求得结构时程响应曲线;脉动风速样本的功率谱与目标功率谱比较结果吻合良好,表明所采用的随机过程模拟理论可靠,风速时程数据的计算机仿真程序有效;同时探讨参数变化对结构风振响应的影响.     

高层建筑风场的脉动风速时程模拟

采用经过FFT算法改进的谐波叠加法(WAWS)及自回归(AR)模型的线性滤波法对实际工程进行脉动风速时程模拟.对2种算法所模拟的风速时程进行分析,结果显示了风速功率谱及相关函数的特性,分析结果说明AR模型中模型阶次及时间步长对风速时程产生较大影响.根据结构的有限元动力分析,采用能量相等的原则,即使结构固有频率段内的目标谱和模拟谱能量相等,对风速时程进行修正,使模拟风速时程更趋合理.     

子结构拟动力试验边界条件模拟方法

针对框架结构体系研究了基于有限元软件OpenSEES的子结构拟动力试验方法.以单层单跨钢框架为例进行了3种不同边界条件模拟方案下的子结构拟动力试验,其中严格边界条件下的试验结果与整体结构时程分析结果完全吻合,表明了该方法的正确性.在此基础上,针对单层、5层与8层3个四跨钢筋混凝土框架,采用杆系模型进行3种不同边界条件模拟方案下的子结构拟动力试验.试验结果表明,仅考虑水平位移边界条件时对试验子结构柱的滞回曲线模拟误差较大,同时考虑水平位移与转角边界条件则能很好地模拟试验子结构柱的滞回曲线.各种简化边界条件对基底剪力影响较小,而对底层水平位移的影响则基本可以忽略.研究结果可以为子结构拟动力试验方案设计提供参考.     

多点地震激励下考虑地形变化输电塔线体系的响应分析

分别建立了中塔位于谷地和峰顶的输电塔线耦联体系三维空间有限元模型,模拟生成考虑地形变化场地上的多点地震动,运用非线性动力时程分析方法,进行多点地震激励下地形变化输电塔线体系的地震响应数值模拟.考虑多点地震动中的行波效应、部分相干效应和局部场地效应.分析多点地震动中行波效应和局部场地效应对结构地震响应的影响,并将计算结果与一致激励下的结果进行对比.研究结果表明,无论输电塔位于峰顶还是谷底,受行波波速的影响很大,但两种模型受行波波速的影响程度不同,忽略行波效应可能低估体系的地震响应;随着场地条件差异变大,结构的地震响应变大,对于输电塔位于峰顶的响应放大程度要大于输电塔位于谷底,因此应该考虑局部场地效应的影响.     

钢连梁控制结构地震反应弹塑性动力时程分析

对新型钢连梁控制结构进行分析,确定动力分析模型,考虑材料非线性因素,应用有限元分析软件对空间简化分析模型进行弹塑性动力时程分析,通过3种连梁方案的对比,考查钢连梁控制结构连梁方案在强震作用下对结构体系抗震性能的影响.分析结果表明,钢连梁控制结构可以在不改变结构体系自振特性的情况下有效控制结构的地震反应,使结构体系趋于理想的耗能模式,具有优越的抗震性能.     

基于位移的高桩码头抗震设计等效阻尼比计算公式

现行高桩码头抗震设计规范中采用的等效阻尼比计算公式并非专门针对码头,无法反映其结构特点,也未考虑土体对体系阻尼的贡献,故通过对码头进行低周往复Pushover分析,研究了考虑桩土相互作用的码头滞回特性,确定了码头等效阻尼比的计算公式.为验证所提出的计算公式的准确性和适用性,采用60条地震波对2个高桩码头进行了非线性时程分析,并将采用替代结构法得到的位移需求与时程分析得到的位移需求进行了对比.研究表明,Pivot滞回模型可很好地反映混凝土桩码头的滞回和承载力退化特性,而Masing准则可较好地模拟钢管桩码头的滞回特性;以非线性时程分析结果为判定准则,采用所提出的等效阻尼比计算公式得到的位移需求精度高于采用规范中计算公式得到的位移需求精度.     

弹性时程分析时地震波选用的一种方法

高层建筑用时程分析法分析地震动时,采用不同的地震记录,得到的内力、位移等结果差别很大,与底部剪力法或振型分解反应谱法的结果也有很大出入.地震波的选择又是时程分析法的重要环节,直接影响计算结果的正确与否和结构的安全.由于满足《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001(2008)要求的地震波不止一种组合,对于这种情况,提出一种方法来进行最佳组合地震波的选择.     

结构动力时程分析的地震动选择方法研究

进行结构动力时程分析时,合理地选择地震动一直是工程中的难点问题.为此,通过改进现有的和声搜索法进行地震动的选取,针对依据我国现规范设计的两榀不同周期的预应力混凝土(PC)框架结构进行了动力时程分析,并与周期点法、双频段法和面积法的计算结果进行对比.分析表明:多遇地震作用下,周期点法和改进的和声搜索法的结构响应参数的离散性更小,其变异系数在10%左右,且与振型分解反应谱法得到的底部剪力相比,双频段法和改进的和声搜索法得到的计算结果更加符合规范设计水准;罕遇地震作用下,面积法和改进的和声搜索法的结构响应参数的离散性更小,其变异系数在15%左右,周期点法计算结果离散性最大;周期点法只适用于弹性时程分析的地震动选择过程,改进的和声搜索法无论是对弹性时程分析还是弹塑性时程分析都适用,且满足规范设计水准和工程需求.     

钢骨混凝土异型柱框架模型地震反应分析

运用大型有限元分析软件ANSYS 9.0对钢骨混凝土异型柱框架和普通混凝土异型柱进行振型分析,得到了该框架的自振特性;并输入E1-Centro波和宁河天津(N-S)波,对两种异型柱结构进行了抗震性能的时程分析.本文所得结果,可为工程设计参考.     

地下厂房洞室群动力反应时程分析

采用动力时程分析法,对杨房沟水电站地下厂房洞室群地震反应进行了三维非线性数值模拟,分析了洞周围岩的加速度、位移时程变化及应力分布特征.计算结果表明,在地震荷载作用下,洞室高边墙对加速度有一定放大效应;洞周围岩地震位移波形与输入地震波形一致,围岩各质点间的相对变形及围岩永久变形均较小;围岩应力分布较为合理,最大主应力及最小主应力幅值较小,地下洞室群在设计地震荷载作用下抗震稳定性较好.     

基于谐波合成法的大涡模拟脉动风场生成方法研究

为准确模拟大涡模拟入口处的脉动信息,在充分考虑脉动风场的功率谱、相关性、风剖面等参数前提下,运用谐波合成方法生成了满足目标风场湍流特性的随机序列数,通过对FLUENT软件平台进行二次开发,将生成的随机序列数赋给大涡模拟的入口边界,从而实现了大涡模拟的脉动输入.基于风洞试验数据,分别建立了两种模拟脉动风场的数值模型,一为没有任何障碍物的空风洞,运用谐波合成方法生成的随机序列数作为入口边界来生成脉动信息;二为与真实风洞一致的尖劈粗糙元风洞,采用平均风作为入口边界,利用尖劈粗糙元对风场的扰动来产生脉动信息.通过对比两种数值模型发现:基于谐波合成方法生成的脉动风场可作为大涡模拟的入口边界,可为大涡模拟脉动入口研究提供参考.     

空间地震动作用下大跨度拱桥地震响应分析

基于空间非平稳地震动场模型,应用谐波合成法模拟生成了用于空间地震动输入的地震动加速度时程。在此地震动输入下,以重庆菜园坝大桥作为模型原型,采用时程分析方法详细研究了此种大跨度拱与刚构组合桥在一致输入、行波输入和多点输入下的地震响应特性。分析结果表明,地震动空间变化对主拱的轴力和拱桥跨中构件对称反应影响显著,使其大部分反应明显增大;而刚构的大部分内力都有减小。     

球面网壳结构风振响应时程分析

利用线性自回归滤波器法(AR法),编制了大跨空间结构的风速时程模拟程序,通过算例验证了该方法对大跨空间结构具有的良好适用性.将模拟出的风荷载作用于单层球面网壳,用有限元程序ANSYS进行了网壳结构的风振响应时程分析.通过时程分析结果与频域法的相应计算结果的对比,发现时程分析法与频域法的计算结果基本吻合,时程响应的峰值远大于静风响应,频域法的风振系数略大于时程法的结果.     

高速列车明线交会压力波特性研究

列车交会压力波是影响列车运行安全性和乘客舒适性的重要因素之一,因此需对压力波特性展开研究。采用计算流体力学方法数值求解雷诺平均N—S方程,对不同时速和线间距下国产新型高速列车会车过程开展三维非定常仿真,得出了压力波以及侧向力的变化规律曲线。结果表明最大压力波幅值出现在尾车等截面与变截面过渡处的鼻尖高度位置。会车过程中,车体将承受两次排斥力和一次吸引力,这将对列车的稳定行驶产生一定的影响。压力波幅值和列车所受的侧向力均随会车速度的增大而增大,随会车线间距的增大而减小。     

圆柱面巨型网格结构地震响应时程分析

首先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,编制了相应的计算程序,然后重点对圆柱面交叉立体桁架系巨型网格结构进行几何非线性地震响应时程分析．针对主体结构单独承载及子结构参与协同承载两种情况,分析了立体桁架拱内关键节点及关键杆件的地震响应时程曲线,了解了结构基本地震响应时程特性;进行了不同方向地震波作用时程对比分析,论证了该结构抗震验算需考虑三维地震作用;最后将振型分解反应谱法与时程法结果进行了对比分析,说明了对于该结构,反应谱法可用作初步的抗震分析,但最终必须用时程法进行验算．     

板式橡胶支座地震易损性分析

以一中等跨径连续梁桥为研究对象,建立了橡胶支座的滞回特性曲线以及全桥非线性动力分析模型.从太平洋地震工程研究中心(PEER)强震数据库中选取100条地震波,进行了一系列非线性时程分析,得到了橡胶支座的位移反应.根据基于性能的抗震设计思想和地震易损性分析理论,提出了板式橡胶支座4种不同损伤状态损伤指标的确定方法,并由此拟...