基础隔震结构附加变化型调谐质量惯容阻尼器的优化设计研究

在强震作用下基础隔震结构的隔震层将发生非常大的水平变形。已有研究表明采用在基础隔震结构的隔震层附加变化型调谐质量阻尼器(VTMD)的混合控制策略能够有效降低隔震层的水平变形需求,然而该混合控制策略最大的缺陷在于需要很大的调谐质量。考虑到惯容装置具有明显的质量放大效应,本文提出将惯容装置(Inerter)与VTMD中的阻尼器并联,从而形成具有较小调谐质量的变化型调谐质量惯容阻尼器(VTMDI),并将其附加在基础隔震结构的隔震层,基于随机振动的分析框架开展了VTMDI参数的优化设计研究。研究表明直接将基础隔震结构的上部结构层间变形作为优化目标的传统优化策略并不经济有效。为此,本文提出了一种基于两步优化法的优化策略,该优化策略首先确保附加VTMDI的基础隔震结构相对于附加相同阻尼的基础隔震结构具有更优的控制效果;然后确保附加VTMDI的基础隔震结构的上部结构层间变形最小。通过动力时程分析结果表明:两种优化策略都能有效降低隔震层的水平变形和上部结构的层间变形,同时不会导致调谐质量出现过大的运动行程,基于两步优化法的优化策略更为经济有效。

超大地震作用下基于直接设计法的基础隔震结构抗震性能分析——以2023年土耳其地震为例

2023年2月6日土耳其发生了7.8级地震,其破坏力远超一般地震,造成了大量建筑物发生严重破坏甚至倒塌。通过对部分台站地震记录所进行的反应谱分析初步表明,该次土耳其地震的强度远远超出了目前中国抗震规范所规定的最高设防标准。因此,基于中国规范设计的基础隔震结构在该次土耳其地震作用下能否保持良好的抗震性能亟待研究。基于以上分析,该文选取采用了铅芯橡胶隔震支座的6层、8层和10层基础隔震结构为研究对象,将各结构简化为集中质量的多自由度串联模型,并使用《建筑隔震设计标准》(GB/T 51408-2021)提出的直接设计法进行了结构设计。以土耳其地震的部分台站记录作为输入激励,同时作为对比选择了22条规范9度罕遇等级的普通远场地震开展了广泛的参数研究。研究结果表明:基于中国抗震规范最高设防等级的基础隔震结构在规范9度罕遇地震作用下,结构的安全性和正常使用功能能够得到有效保证;在该次土耳其地震作用下,有相当部分情况的基础隔震结构会发生严重破坏甚至倒塌,结构变形和楼层加速度响应远超一般的常规地震;增大隔震系统周期能够有效降低上部结构变形、楼层加速度和隔震层变形;增大隔震系统屈重比虽然可以在一定程度上控制上部结构变形和隔震层变形,但是对于楼层加速度的控制是不利的。

附加支撑-粘滞阻尼器体系的消能减震结构直接基于位移的抗震设计方法

目前附加粘滞阻尼器的消能减震结构基于性能的抗震设计方法一方面为了确保实现性能目标需要进行复杂的迭代计算,另一方面没有具体给出阻尼器相应支撑刚度的计算方法。为此,本文在直接基于位移的抗震设计方法基础上,根据附加粘滞阻尼器所提供的阻尼力、层间剪力与附加等效粘滞阻尼比之间的关系以及利用支撑-阻尼器串联结构体系可以视为截断频率与支撑刚度和阻尼器阻尼系数相关的一阶滤波器这一思路,提出了一种针对附加粘滞阻尼器结构直接基于位移进行抗震设计的设计方法,并且进一步通过非线性时程分析计算验证了该设计方法的可行性。

江苏镇江长江豚类省级自然保护区长江江豚种群分布与水下噪声的关系探究

为探究长江江豚种群分布与水下噪声的关系,研究于2021年江苏镇江长江豚类省级自然保护区针对长江江豚自然种群和水下噪声进行了3个水期连续调查。结果表明保护区目视调查长江江豚数量共计46头次,声学拖曳式水下高频声音事件记录仪记录数量共33头,固定式水下高频声音事件记录仪记录发声事件共2253次,其种群分布具有明显的时空差异;水下噪声强度较高,均方根声压级(SPL_(rms))中值为133.80 dB re 1μPa,90%声压级在125.77—137.42 dB re 1μPa,比水下背景噪声平均高11.50 dB,差值最大可达31.12 dB,水下噪声也具有明显的时空差异;将长江江豚种群分布与水下噪声强度叠加分析,显示二者呈明显的负相关关系,此外人类活动产生的水下噪声24h累计加权声暴露级(SEL_(cumw))超过长江江豚暂时性听力阈移(TTS)的阈值,长时间暴露在高强度噪声下,可能会使其听力下降,甚至造成永久性的损伤。研究可为减缓水下噪声污染提供数据指导,为保护区长江江豚保护和栖息地修复工作提供数据支撑。

大型复杂工程计划管理中先进计划手段的应用与评估

在大型复杂工程的项目管理中,传统计划手段常因缺乏灵活性与适应性而导致效率低下。本文深入探讨了区域细化与动态管理模式的构建、专业管理一体化与跨界融合策略、WBS(Work Breakdown Structure)的深化应用和信息化软件如P6在工程管理中的高效运用。分析了系统评估模型建立的必要性,综合考察了计划手段对工程成本和进度的影响,并提出了针对不确定性环境下的应对机制。此外,本文还勾画了先进计划手段的持续改进与创新发展路径,经过实证分析与案例研究,为理论与实践提供了有力的支持和洞见。

长江安庆段长江江豚分布特征及其影响因子探究

研究于2021年秋季至2023年夏季在长江安庆段(安庆市程营村-凤凰码头)开展了2个周年共8次目视考察,从种群数量、集群规模、迁移规律、栖息地偏好四个方面探讨了该水域长江江豚(Neophocaena asiaeorientalis asiaeorientalis)的分布特征及影响因子。研究期间共观测到长江江豚555群次、1000头次,最大单次评估结果为192头;其中2023年观测到长江江豚336群次、603头次,较2022年分别上升53.4%和51.9%。研究期间长江江豚最大集群规模为8头,平均集群规模为1.8头/群。考察发现长江安庆段长江江豚总体呈连续分布,但存在明显的热点区域,其中张家州北汊、上三号洲、下三号洲洲尾及清洁洲洲头水域为长江江豚的重要栖息地,四个栖息地内观测头次分别占总头次的19.3%、4.9%、12.6%和10.8%。禁捕后长江江豚在河口汇流区活跃的月份增加并有从八里江安徽段向下游扩散分布的趋势,但码头、崩岸区对其栖息地范围的拓展仍存在一定影响,华阳河口以下江段仍只有清洁洲洲头水域为长江江豚的重要栖息地。因此研究认为在十年禁渔及鄱阳湖极端枯水频发的背景下,长江安庆段的长江江豚数量有明显上升趋势,同时长江江豚对各重要栖息地斑块之间迁移通道的利用情况逐渐好转,分布更具连续性。研究建议,应在长江江豚可能的聚集觅食区及迁移通道保持自然岸线占比,加大岸线整治力度,加强人类活动管控;根据极枯水位下鄱阳湖长江江豚迁移入江的时序特征,制定湖口-华阳河口水域的应急管理预案。

Michael Head艺术歌曲《The Ships of Arcady》的诗词与音乐特征分析

艺术歌曲《The Ships of Arcady》(阿卡迪之船)是二十世纪英国作曲家Michael Head创作的英文套曲《Over the Rim of the Moon》(越过月球边缘)的第一首作品,也是他的代表性作品。该套曲创作于第一次世界大战和第二次世界大战之间,分别由四首艺术歌曲组成,淳朴自然的歌词,婉转优美的旋律和多样的音乐样式,使作品更加贴近大众审美,具有较高的艺术价值。本文以艺术歌曲的诗歌和音乐特征两方面为切入点,探究英文艺术歌曲中诗歌与音乐的关系。

近断层脉冲型地震动下基础隔震结构的碰撞响应

LRB基础隔震结构在近断层脉冲型地震下会产生较大的水平位移,甚至超出预留宽度而与周围挡墙发生碰撞。本文采用数值分析的方法,在SAP2000中建立了精细化的钢筋混凝土结构平面框架模型,通过弹塑性时程分析,研究了碰撞对基础隔震结构的影响规律,并通过参数研究进一步探究了邻近构造物与隔震基础距离、碰撞刚度、不同地震动对碰撞响应的影响。

考虑上部结构非线性的LRB基础隔震建筑结构动力特性研究

以两自由度体系的LRB基础隔震建筑结构为对象,在同时考虑LRB隔震系统以及上部结构非线性的基础上,提出综合利用Fourier级数展开、谐波平衡法以及梯度法对该两自由度体系在简谐地震动激励作用下的稳态响应进行求解的方法。以此为基础通过参数分析对考虑上部结构非线性的LRB基础建筑结构的动力特性进行研究并发现:非线性上部结构基底固定时,随着结构延性的增加,结构的耗能能力也随之增加,而且结构自身的频率随之降低,远离发生共振的频率,从而有效地抑制结构延性的快速增加;非线性上部结构自身频率的变化并不会根本改变整个LRB基础隔震建筑结构的频率,由于低频的简谐地震动激励限制非线性上部结构自身的耗能能力,从而导致在激励幅值不断增加的情况下,上部结构的延性需求急剧增加。

LRB基础隔震结构非线性动力响应的非迭代时程计算方法

提出了一种求解使用铅芯橡胶支座(LRB)的基础隔震结构非线性动力响应的非迭代时程计算方法。该方法首先将层间剪力向量作为非线性二阶运动微分方程的参量,引入状态变量将非线性二阶运动微分方程降阶为一阶状态空间方程,通过使用描述非线性滞回模型的Masing准则确定隔震层剪力并给出了计算隔震层剪力的流程图,利用经典的Runge-Kutta方法进行求解。这样本文所提出的非迭代算法可以避免繁琐的迭代运算,方便编制程序。在数值试验中,利用本文提出的非迭代算法与传统的Newton-Raphson迭代算法进行了比较,结果表明:利用本文提出的非迭代算法得到的时程结果与使用Newton-Raphson迭代算法得到的时程结果十分接近并且峰值的相对误差比较小,能够满足工程计算的精度要求。

LRB基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下的动力响应研究

对LRB(Lead Rubber Bearing)基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下的动力响应进行了系统参数研究。考虑到近断层脉冲型地震动记录数量的有限性,为了参数研究的方便,提出了人工合成近断层脉冲型地震动的方法,即以实际的常规地震波(即远场地震)为底波,在此基础上叠加上等效脉冲模型来模拟近断层脉冲型地震;以此为输入,系统研究比较了在近断层脉冲型地震和常规地震作用下,LRB基础隔震结构的动力反应特性、不同的近断层脉冲型类型以及近断层脉冲型地震动参数和LRB隔震系统力学性能对上部结构最大绝对加速度和隔震层最大位移的影响。研究表明:LRB基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下,上部结构最大绝对加速度和隔震层最大位移与常规地震作用下相比,均有较大增加,隔震范围有一定减小;近断层地震动的脉冲类型,以及脉冲周期对LRB基础隔震结构的动力反应有很大的影响。

钢筋混凝土框架结构在近断层脉冲型地震动作用下的动力响应

基于现行的抗震设计规范设计了三层、六层和九层的钢筋混凝土平面框架结构。并对这些钢筋混凝土框架结构在近场脉冲型地震动和一般地震动作用下的动力响应进行了研究,研究发现:对于近断层地震的脉冲效应现行的抗震设计规范考虑不充分,结构的层间位移角并不能满足1/50的限制条件。因此建议不考虑地震调整系数,以此来保证结构在近断层地震作用下的安全。

大底盘多塔楼结构基础隔震设计分析

本文针对某一大底盘多塔楼结构提出了基础隔震时的时程分析计算模型 ,编制了相应计算机程序 ,计算该结构在地震作用下各层的层间位移、加速度和剪力等地震反应 ,然后与该结构不隔震时的地震反应进行了比较。另外还对隔震层顶板在地震作用和温度作用下 ,是否能满足“平面内是刚性的”假设进行了空间分析。

武汉市城区建筑抗震性能评价系统的开发及研制

为了简化武汉市城区建筑抗震性能评价工作,一方面通过从以往震害实例选取具有典型破坏特点的建筑物作为样本,另一方面从武汉市城区建筑进行单体抽样计算建立样本库,以建筑的结构类型、用途、层数、建设年代和场地类型为震害影响因子的震害特征类比预测方法,研制开发了武汉市城区建筑抗震性能评价系统,并通过与实际建筑结构的抗震鉴定结果进行对比验证了该系统的可靠性。该系统应用于武汉市城区建筑抗震性能的评价工作,并对其结果进行了分析。

基于性能需求的基础隔震结构附加调谐惯容阻尼器的优化设计研究

为了克服调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)质量过大的缺陷,用惯容器(Inerter)代替TMD中的质量块,形成调谐惯容阻尼器(Tuned Inerter Damper,TID).将TID附加在基础隔震结构的隔震层,对TID进行优化设计研究.以两自由度基础隔震结构体系的简化模型为研究对象,以白噪声激励下的振动响应为指标对TID进行参数研究,确定了一种以隔震层水平位移控制为约束、以最小上部结构绝对加速度为优化目标的优化问题,在两种控制准则下对TID进行优化设计,与仅附加线性粘滞阻尼器(Linear Viscous Damper,LVD)的基础隔震结构进行比较,最终发现TID对基础隔震结构的性能控制有着良好的效果,能同时降低隔震层水平位移和上部结构绝对加速度,并且效果优于LVD.

LRB隔震渡槽结构地震响应的简化计算方法

为探究采用铅芯橡胶隔震支座的大型渡槽结构地震响应的简化分析计算方法,本文针对某大型隔震渡槽进行了7度顺槽向地震响应分析。比较了双质点双线性模型、单质点双线性模型、改进后的单质点双线性模型和有限元模型的计算结果。分析了槽墩刚度、阻尼比对计算结果的影响。分析计算表明改进后的单质点双线性模型计算简便并能够满足精度要求,可以运用于实际工程的初步设计中。

一维激波管问题的无数值积分间断伽辽金法数值模拟

本文利用间断伽辽金法对一维激波管问题进行了数值模拟。在使用间断伽辽金法过程中,会引入额外的积分项,对于这些积分项,每一时间步进行数值积分需要大量的计算时间,为了克服这个问题并优化相应的求解器,提出了一种基于Lagrange插值多项式的无数值积分格式的间断伽辽金法,这样所需计算时间以及内存将显著减少,同时应用也变得更为简便。最后,利用无数值积分间断伽辽金法,对算例进行了数值模拟并与精确解对比,取得很好的吻合效果。

铅挤压阻尼器的研究

利用铅的塑性变形能力,设计制作了铅挤压阻尼器.根据金属挤压理论,分别基于解析法和有限元法提出了分析铅挤压阻尼器力学特征的方法,并建立了相关的计算公式.试验研究了铅挤压阻尼器在不同位移、不同频率组合下的力学性能.研究结果表明,铅挤压阻尼器的屈前刚度大、滞回曲线丰满,在小位移加载时,阻尼比高达0.5以上;铅挤压阻尼器的阻尼性能与加载频率无关,工作性能稳定.该阻尼器可以作为工程结构风振和抗震控制的消能装置.

基于水声学频差技术的镇江长江豚类省级自然保护区鱼类资源时空特征

为掌握镇江长江豚类省级自然保护区鱼类资源现状,于2020年春季(4月)和秋季(9月)利用水声学频差技术和网具调查方法同步开展鱼类资源调查,评估调查江段鱼类资源时空特征。水声学调查结果表明,调查江段鱼类资源密度均值为(0.094±0.183)尾/m^(2),鱼类单体目标强度(Target strength,TS)均值为–(57.33±5.69)dB,主要分布在–62.5-–50.5 dB,随着水深的增加,TS逐渐增大;网具调查结果表明,调查江段共采集鱼类758尾、53.53 kg,鉴定鱼类种类达48种,其中以鲤形目(Cypriniformes)鱼类占优,中上层鱼类群体数量和质量占比分别为36.15%和66.12%,长江江豚饵料鱼类(体长小于20 cm、体高小于6 cm、体重小于100 g的中上层鱼类)数量和质量占比分别为23.22%和8.72%。在时间特征上,4月和9月鱼类资源密度差异不显著(P>0.05),4月鱼类TS均值小于9月,且4月鱼类平均规格小于9月。在空间特征上,鱼类资源主要分布于和畅洲北汊和焦北滩附近水域,中上层鱼类资源相对较多,且4月鱼类资源分布相对更集中。水声学频差技术能够有效地剔除水域环境中的浮游生物信号和背景噪声信号,对于长江流域鱼类资源声学评估具有借鉴意义。研究结果可为准确评估该保护区长江江豚饵料鱼类资源,支撑长江江豚就地保护,并为长江下游鱼类资源养护工作提供科学依据。

橡胶隔震支座的统一力学模型

基础隔震作为一种有效的结构抗震技术,在近二十年得到了广泛的应用,而橡胶隔震支座作为常用的隔震设备,其力学性能对基础隔震结构的地震响应分析有重要影响。首先,本文提出了一种宏观滞回模型用于描述支座在水平方向加载的力学性能并通过实验验证了该模型的正确性,该滞回模型可以反映加载位移相关性和加载历史相关性对支座力学性能的影响;而后,本文将该滞回模型引入Koh-Kelly模型的框架内,提出一种力学模型用于描述支座竖向承载力和水平刚度之间的耦联效应;最后,本文在ABAQUS有限元软件中进行了橡胶隔震支座力学模型二次开发,并通过数值算例对比支座在不同竖向荷载作用下的力学行为。