多点输入下大跨空间网格结构的拟静力位移影响因素分析

根据对不同跨度(60, 80, 100, 120 m)和结构形式(柱壳、球壳、网架)的大跨空间网格结构所进行的多点输入竖向和水平地震作用的时程计算结果,总结了拟静力位移随结构跨度、视波速和自振周期的变化规律,分析了不同结构形式拟静力影响程度不同的原因.分析结果表明:拟静力位移响应较大的点主要集中于支座附近,且拟静力位移的影响从支座向跨中不断减弱;视波速对拟静力位移的影响甚微;结构自振周期和结构跨度对不同类型的空间网格结构的拟静力位移影响存在差异,但变化的幅值不大;地震波的传播方向对拟静力位移分布规律没有影响.     

多点输入下大跨空间网格结构的非平稳响应分析

将地面运动加速度表示为调制函数和零均值的平稳随机函数的乘积,并与虚拟激励法相结合,计算了大跨空间网格结构在这种激励下的时变功率谱和时变方差响应,并考查了多点输入和一致输入下结构非平稳响应的差异和多点输入下结构平稳和非平稳响应的差异以及视波速、结构跨度和阻尼比等对其差异的影响.同时,计算还表明虚拟激励法是一种高效且精确的方法,非常适合分析大跨度空间网格这样复杂结构在多点输入下的非平稳随机地震响应.     

大跨门式钢管桁架结构多点输入地震响应分析

地震动空间效应导致结构不同支座处的地震激励不一致,大跨结构应进行多点输入地震响应分析.本文对一大跨门式钢管桁架结构进行多点输入时程分析计算,考察该类型结构分别受水平和竖向地震多点输入行波效应作用下的弹性响应特征.计算结果表明,多点输入地震动激发门式结构的水平对称振型和竖向反对称振型,是导致结构多点输入地震响应与一致输入产生差别的重要原因;地震波波速对结果影响较大,为保证结果的可靠性,应取有效范围内的多个视波速进行计算;上部结构和下部结构相比,刚度小的部位结构响应受多点输入影响大;水平多点输入桁架梁中部构件、竖向多点输入桁架梁端部构件内力变化极大.     

罕遇地震下大跨隔震结构随机地震响应

为研究大跨隔震结构在多维多点地震输入下的复杂性态,首先人工合成了同时考虑地震动场空间相关性和非平稳特性的多维多点随机加速度时程,然后采用绝对位移输入法计算多维多点和多维一致激励下大跨隔震网架结构地震反应,最后以结构跨度、视波速为主要变量系统地研究两种地震动输入模式下大跨隔震结构网架屋盖水平向和竖向地震反应的差异。结果表明:大跨隔震结构多点输入效应随着视波速的增大逐渐减弱,当视波速达到500 m/s之后可忽略,即得到"界限视波速";多点输入效应随着跨度的增大而增强,得到可以忽略和必须考虑多点输入效应的"界限跨度"分别为60 m和120 m;水平变形隔震效果随着结构跨度的增大呈现出整体变好的趋势,没有明显的竖向隔震效果;大跨隔震结构网架屋盖周边支座附近响应较大,易出现隔震后响应较大的情况,在工程设计时应予以需要加强。     

多点输入下大跨度空间网格结构的地震响应分析

引用了FFT(fast Fourier transform)技术模拟多点输入下的竖向和水平地震加速度时程，水平相干函数模型采用著名的R．S．Harichandran模型，竖向相干函数模型采用刘先明博士提出的模型．分别以多点输入法和行波法对大跨度空间网格结构的2个实际工程的水平与竖向振动进行计算，并与一致输入法的计算结果进行对比，最终在非一致输入与一致输入上结构的差异、视波速及结构跨度对这种差异的影响以及行波法的精度三方面得出了一些重要结论．     

多点激励下大跨度网架结构的地震反应分析

为了研究地震行波效应对大跨度结构的影响,采用时程分析方法对大跨度网架结构进行了多点地震输入下的反应分析,并与一致地震输入结果进行比较,得出了地震行波效应对结构的影响。结果表明:随着视波速的减小,行波效应对结构的影响增大,上部网架超载杆件百分比与行波效应影响系数大于1.2及1.6的网架杆件百分比均增加;行波效应对下部支承柱的影响依据柱子空间位置、内力类型、视波速大小、地震波水平分量输入方向不同而不同。因此,在大跨度网架结构设计中应注意多点地震作用对支座附近杆件的影响,在对支承柱进行多遇地震下的抗震计算时建议对下部边跨各柱弯矩放大1.2倍,跨中各柱弯矩放大1.4倍,各柱轴力放大1.2倍。     

两种典型空间结构多维多点激励下抗震分析

采用三角级数法模拟生成满足给定的相干函数和考虑三维地震分量相关性的非平稳人造地震动,基于直接输入位移法建立了地震动多维多点激励时程分析模型.选取两种典型大跨度空间结构为研究对象,分别计算分析了两种结构在地震动一维一致激励、一维多点激励和多维多点激励下的反应,并对多维多点激励下不同视波速情况引起的结构反应进行了对比分析.分析结果表明:地震动多点激励下两类结构大多数杆件的最大受力大于一致激励作用,多维多点激励下杆件内力计算结果与单维多点激励下的结果变化规律基本相似,单维多点激励给出偏于不安全的结果,不同的地震波视波速情况多维多点激励作用对大跨度结构地震反应影响很大.     

大跨悬索桥多维多点非平稳随机地震响应分析

以湖北四渡河大跨悬索桥为工程背景,建立了悬索桥精细有限元模型,采用多维多点非平稳随机地震响应分析方法,数值仿真了该桥在单维与三维非平稳随机地震动的一致激励、行波效应、部分相干效应、部分相干+行波效应以及多点激励下的地震响应,分析了多维多点地震激励下视波速及地震非平稳性对结构随机地震响应的影响.研究结果表明:考虑地震动的空间效应对悬索桥结构响应有很大影响,地震动的行波效应对结构响应的影响比部分相干效应的影响大的多;三维地震作用下的结构响应比单维地震的作用明显增加;随着视波速的增大,行波效应对结构响应的影响减弱;按照平稳地震激励所作的随机地震响应分析,计算结果是偏安全的.     

两点支承平面结构多点输入随机地震响应分析

推导双支座双质点简化模型多点输入地震响应功率谱密度函数解析式,从中分离出多点效应项,借此研究行波效应和部分相干效应等多点输入效应对大跨结构随机地震响应的影响.并以一门式桁架结构为例,检验由简化模型得到结果的实用性.研究结果表明:行波效应和部分相干效应均增大结构拟静力响应;相对动力响应受行波效应影响呈三角函数式波动,极值点分布由自振频率与行波频率的比值确定,极值点特性由振型特性与地震动方向共同确定;部分相干效应减小相对动力响应随行波频率的变化幅度,但不改变相对动力响应的极值点分布规律.对于实际工程而言,选取不同的视波速得到的结构响应差别很大,应使用可靠视波速或采用多个可能视波速试算才能保证计算结果的可靠性;部分相干效应的影响相对较小,特别是当结构跨度较小时,几乎不受部分相干效应的影响.     

行波效应对大跨度空间网格结构地震响应的影响

建立了一系列的标准正方形平板网格模型,分别采用时程分析法和随机振动虚拟激励法分析了不同跨度的网格模型在不同视波速的行波激励下的地震响应,并与一致激励下的地震响应进行了对比．结果表明,行波效应对网格结构杆件应力的影响随行波视波速的减小而增大,且对不同位置杆件的应力值的影响有所不同;当行波视波速小于500m／s时,行波效应对跨度大于60 m的网格结构控制杆件内力的影响程度大于lO％;当行波视波速一定时,行波效应对杆件控制内力的影响随网格结构跨度的增大而增大,不同地震激励下的行波效应差别很大．可见,行波效应对大跨度空间网格结构地震响应的影响显著;在空间网格结构抗震设计中,当结构跨度大于60 m、行波视波速小于500 m／s时,必须考虑行波效应对网格结构控制杆件内力的影响．