模态叠加法计算地震加速度时程反应的几个问题

针对模态叠加法进行结构加速度时程反应分析,讨论了广义坐标积分步长、模态截断和离散位移时程求导三个问题对加速度时程反应误差的影响。并提出了振型加速度贡献系数的模态截断指标。以简谐荷载作用下单自由度体系的地震反应和三条地震波作用下的5层框架结构的地震反应为例进行数值计算。算例分析结果表明：当广义单自由度计算的离散时间步长小于1/32倍的自振周期时,加速度反应的误差小于5%；对于加速度时程反应而言,基于振型参与质量选取的模态数偏少,应基于振型加速度贡献系数作为模态截断的依据；由离散位移时程经中心差分法所得加速度的误差与直接由模态叠加法所得的基本相同,而FFT方法所得加速度时程存在虚假的高频振动而误差较大,采用低通滤波可有效降低误差。     

基于ANSYS的巨型框架结构体系地震响应分析

文章采用有限元软件ANSYS自带的APDL语言进行参数化三维结构建模,对巨型框架结构进行抗震性能计算分析,包括模态分析、谱分析及时程分析,讨论了不同主次框架刚度比下巨型框架结构的动力特性及地震响应.结果表明:钢筋混凝土巨型框架在地震作用下的侧移曲线为弯剪型;主次框架刚度比对巨型框架弹性地震反应影响较大;当结构高阶频率对...     

大跨径连续刚构桥抗震性能评估

以靖远黄河大桥为研究对象,运用有限元软件MIDAS对其动力特性进行了分析,得到了成桥状态下结构的自振特性及累计振型参与质量比,对该桥进行了地震反应谱分析,并且对该桥进行了动态时程分析,分析其抗震性能。分析结果表明,该桥具有足够的抗震能力,能够满足预期的设计性能。     

三层空间框架结构的振动研究

对一个简化的三层空间框架钢结构进行强迫振动试验,得到结构的低阶自振特性;同时对该三层空间框架结构进行有限元分析,通过模态分析模拟得到该结构的低阶自振特性;数值模态分析的低阶结果与实验结果相比较,有良好的一致性,说明计算模型可靠;利用有限元法模拟该空间框架结构的高阶自振特性,为框架结构的建筑或厂房的自振频率的计算提供实验依据和有限元分析依据。     

基于结构基频确定Rayleigh阻尼系数的优化方法及其讨论

对于一般工程结构而言,低阶振型在结构的动力反应中起主导作用,为此提出一种基于结构基频的直接确定Rayleigh阻尼系数的优化方法,以避免构造Rayleigh阻尼矩阵过程中选择两阶振型的任意性.以地震波反应谱随阻尼比变化的经验公式为基础,形成反应谱导数的近似计算公式,从而得到一个仅需地震波反应谱和结构模态分析结果即可综合考虑结构动力特性、地震波频谱特性的Rayleigh阻尼系数的计算方法.任意选择10条地震波对某自由场进行地震反应分析,通过对不同Rayleigh阻尼系数确定方法的分析比较,验证了所提方法的有效性.     

双塔连体结构的动力分析

本文对一典型的双塔连体结构实例,利用ANSYS软件,对不同的连体位置和连接刚度的模型进行了模态分析和振型分解反应谱分析,得出连体位置和连体刚度变化时对整个结构动力的影响,并探讨了不同的振型参与组合阶数对结构动力的影响。     

不同梯段板厚度楼梯对钢筋混凝土框架结构地震反应影响分析

为研究楼梯对结构地震反应的影响,利用有限元软件ETABS建立了1个不包含楼梯的钢筋混凝土框架模型和2个包含不同梯段板厚度楼梯的钢筋混凝土框架模型(梯-框脱离模型),分别采用振型分解反应谱法和时程分析法对3个模型进行了地震反应对比计算分析.结果显示:考虑楼梯参与结构整体地震计算后,结构的振动模态、抗侧刚度分布、及梯问框架...     

北京2008奥运会老山自行车赛馆网壳结构分析与设计

北京2008奥运会老山自行车赛馆屋盖采用支承于倾斜人字形钢柱柱顶的双层球面网壳结构．由于结构跨度大,安全性要求高,除对其进行静力荷载效应、温度作用等常规分析与设计外,采用振型分解反应谱法和时程分析法进行了网壳结构的多遇地震响应分析,通过计算振型参与质量确定振型振动的主导方向及反应谱分析中参与组合的合理振型数．考虑到网壳厚跨比及矢跨比均较小,设计中对结构的非线性稳定性进行了研究;同时,对节点刚度对结构性能的影响进行了补充分析．结果表明,老山自行车赛馆球面网壳结构安全可靠,具有良好的整体稳定性和抗震性能．     

填充墙布置方式对弹塑性钢筋混凝土框架隔震结构性能及隔震设计方法的影响

目前钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架隔震体系在设计分析过程中均将填充墙作为非结构构件,未充分考虑填充墙不同布置方式对隔震体系和隔震设计的影响规律。以8层RC框架填充墙隔震体系为研究对象,考虑填充墙平、立面不同分布的10种模型,建立RC框架隔震结构非线性分析有限元模型,探讨填充墙对RC框架隔震体系性能及相应隔震设计方法的影响。结果表明:填充墙的不同布置方式对结构前3阶影响较小,对高阶振型影响显著;现有不考虑填充墙影响的纯框架隔震设计方法得到的减震系数偏小,夸大了减震效果,进行上部结构设计会导致其偏于不安全;填充墙竖向不均匀的隔震结构,在未布置填充墙的楼层会发生刚度突变,尤其是靠近隔震层的下部楼层地震反应突变尤为明显,在强震作用下容易发生破坏;填充墙水平不均匀的隔震结构,X或Y向未布置填充墙时变形突变较明显。因此,建议在隔震设计时要充分考虑填充墙的布置,隔震层以上1～3层尽量布置填充墙,避免出现底部薄弱层而对整个隔震体系安全性产生影响。     

混凝土框架-砌体填充墙结构抗震性能研究

文章采用SAP2000有限元软件对一栋国内典型的五层混凝土框架-砌体填充墙结构教育类建筑进行了弹性振型分解反应谱分析,通过程序设置不同的砌体弹性模量和墙体截面尺寸模拟了不同抗侧刚度下结构的层间位移角和层剪力与基底剪力对比,观察了结构整体性能的变化,最后得出结论混凝土框架-砌体填充墙结构在7度抗震设防区能完全满足规范上的...     

大跨度连续刚构桥的地震反应分析

以贵州虎跳河特大桥为工程背景,利用有限元程序ANSYS建立动力分析模型,进行连续刚构桥动力特性分析、反应谱分析以及动力时程响应分析。结果表明,不同方向地震波输入对动力时程响应分析影响较大,采用反应谱方法较动力时程响应分析安全。     

轻钢住宅结构体系的动力特性研究

通过轻钢结构的动力特性的研究,为今后轻钢住宅的结构设计提供参考。运用AN-SYS有限元计算软件对多层(6层)和小高层(10层)国家标准AAA级住宅进行建模分析,在模型设计中分别采用纯框架结构、框架-支撑结构和框架-核心筒结构,通过模态分析、8度区多遇地震下的反应谱分析和8度区多遇、罕遇地震下的时程分析,得到三种结构体系的自振周期、各层质心位移、层间位移角、多遇和罕遇地震下节点位移时程曲线,经过比较分析,总结三种结构形式的动力特性。分析结果表明,纯框架结构适用于低多层和中低烈度的轻钢住宅。     

高层复合墙板结构体系地震反应分析

为把混凝土灌芯纤维增强石膏板应用到高层结构中,选定了墙板厚度类型,并采用材料力学的方法把其简化为正交各项异性板,获得其等效弹性常数,引用Hill屈服准则来建立其本构关系．采用振型分解反应谱法和时程分析法对基于此板型的复合墙板结构体系的高层结构进行弹性和弹塑性分析,计算表明此结构具有足够的刚度和抗侧移能力．并将复合墙板结构与钢筋混凝土剪力墙结构的动力反应特性进行了比较,结果表明复合墙板结构具有优于钢筋混凝土剪力墙结构的抗震性能．     

高排架渡槽风振的计算方法

考虑渡槽的流－固耦合效应,导出了结构风振方程,导得了流－固耦合系统的传递函数矩阵的模态展开式,给出了结构风振响应的时域（时程分析）和频域（随机振动）计算公式。通过时程分析与随机风振的数值算例表明,结构风振响应分析一般应同时考虑结构振荡模态与流体振荡模态的贡献,提出的计算方法是可行的,可用于工程设计参考。     

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.     

剪力墙数量对框架——剪力墙结构弹塑性性能的影响

利用弹塑性静力、动力分析软件PUSH＆EPDA，对两栋框架一剪力墙结构进行了静力弹塑性和动力时程分析，考察在剪力墙具有不同数量和框架具有不同基底剪力系数这两种情形下框架的延性系数．研究结果表明，在强震作用下，当框架具有相对较小的基底剪力系数时，一旦剪力墙遭到破坏，将使框架产生较大的弹塑性位移响应，甚至导致结构的倒塌，不断增加剪力墙的数量有时将加剧这种态势；但是当框架具有较大的基底剪力系数时，框架的位移响应随着剪力墙数量的增加而逐渐减小．通过对计算结果的分析，给出了一些有益的结论，供设计人员参考．     

双塔高层钢结构抗震性能的有限元分析

针对高层建筑结构分析计算中专业设计软件在大震作用下结构弹塑性分析方面存在的缺陷,以北京某双塔高层钢结构为例,运用大型通用有限元软件ANSYS建立了结构三维模型,进行了结构的动力特性和模态分析,并采用振型分解反应谱和弹性/弹塑性时程分析方法,分析了该双塔高层钢结构在地震荷载作用下的结构响应.通过对计算结果的分析可以看出,通用有限元软件能够很好地对高层钢结构的抗震性能进行分析计算;双塔高层钢结构顶部鞭梢效应明显,建议通过减小顶部结构自重并在构造上予以重视加以解决.     

剪力墙数量对框架─剪力墙结构弹塑性性能的影响

利用弹塑性静力、动力分析软件PUSH&EPDA,对两栋框架─剪力墙结构进行了静力弹塑性和动力时程分析,考察在剪力墙具有不同数量和框架具有不同基底剪力系数这两种情形下框架的延性系数.研究结果表明,在强震作用下,当框架具有相对较小的基底剪力系数时,一旦剪力墙遭到破坏,将使框架产生较大的弹塑性位移响应,甚至导致结构的倒塌,不断增加剪力墙的数量有时将加剧这种态势;但是当框架具有较大的基底剪力系数时,框架的位移响应随着剪力墙数量的增加而逐渐减小.通过对计算结果的分析,给出了一些有益的结论,供设计人员参考.     

客车车身骨架有限元建模及优化

文章对某全承载式客车车身骨架进行了参数化建模,进行了静态响应分析,并对该车身进行了静、动态电测试验;在车身骨架模态分析的基础上,提出结构轻量化方案;试验表明,轻量化后的车身刚度以及骨架应力分布均满足要求.     

用激光扫描测振仪测定石膏悬臂梁动弹性模量

为了获得拱坝动力模型试验所用石膏的动弹性模量,首先通过数值方法(有限单元法)计算得到石膏悬臂梁试件的第一阶固有频率,再通过激光扫描测振仪对试件进行试验模态分析,测得石膏悬臂梁试件的第一阶固有频率.将由数值方法和试验模态分析分别得到的第一阶固有频率,通过反演方法得到石膏在第一阶固有频率下的动弹性模量.试验结果表明:石膏在第一阶固有频率下的动弹性模量与静弹性模量相比,提高了约25.8％.