随机地震动作用下结构-TMDI系统参数设计与概率密度演化分析

针对随机地震动作用下结构-调谐质量惯容阻尼器(TMDI)系统参数设计与概率密度演化分析开展研究。首先采用定点理论公式和基于遗传算法的数值优化方法,结合规范选波进行低惯质比、中惯质比和高惯质比TMDI参数优化。在此基础上,结合概率密度演化理论与物理随机地震动模型,进行随机地震动作用下结构-TMDI系统概率密度演化分析,并比较具有相同质量比的常规调谐质量阻尼器(TMD)的减震性能。算例分析表明:定点理论公式不能合理设计结构-TMDI系统,基于遗传算法的数值优化方法能高效、可靠地获得最优阻尼器参数;相同等效质量比的TMDI比TMD的减震性能更优越,结构可靠度显著提升,达到安全性设计要求;同时,TMDI仅采用了TMD设计1/50的物理质量,且仅需40%的冲程设计要求。文章研究在概率意义上揭示了TMDI增效、减质、限程的技术优势。

隔震结构的随机地震反应与抗震可靠度评价

将概率密度演化方法与物理随机地震动模型相结合,发展了隔震结构的随机地震反应与抗震可靠度评价方法.以江苏省某十层框架隔震结构为例,进行了8度罕遇地震下的随机地震反应与动力可靠度分析.算例说明随机地震反应分析可以给出明确的可靠度分析结果,而采用确定性地震动输入进行分析不能对结构的安全性进行合理的判断.建议方法可以客观、全面地评价一般多自由度系统的地震反应性态,是对面向工程对象进行精细化设计的一次有意义地尝试.

基于概率密度演化的基础隔震结构随机响应分析

针对抗震结构和基础隔震结构,应用概率密度演化方法对其进行多遇地震作用下的线性随机响应分析。通过引入工程地震动物理随机函数模型,采用数论选点法对多维外荷载随机变量进行离散代表点的生成并求得其赋得概率,利用离散代表点合成地震动加速度时程样本作为输入结构的随机激励,对于每条地震波,相当于对结构进行确定性动力反应分析。在求得结构响应及其相关导数后,应用TVD差分格式求解广义概率密度演化方程即可得到所求响应的时变概率密度及其演化。结果表明:基础隔震结构在随机地震作用下相比抗震结构具有良好的减震性能,隔震层的设置能够减小结构位移响应的标准差,减少了结构响应的离散型;概率密度演化方法不仅能够给出结构响应的二阶统计矩,还能全面地反映结构响应的时变概率信息,位移响应的概率密度函数分布不服从正态分布或其他常用分布,且随着时间演化。

代表点数目对概率密度演化方法分析精度的影响

基于物理随机地震动模型和切球选点法生成3组不同容量地震动样本,以此作为外激励输入,采用概率密度演化方法分别对结构进行随机地震反应分析,并对分析结果进行比较,以研究代表点数目对分析精度的影响.数值分析结果表明,基于切球选点法生成的少量代表样本能够对目标总体的一、二阶统计特性进行较为准确地估计;当样本容量较小时,结构随机动力响应在各时刻的概率分布分析结果具有一定的误差.因此,应根据随机动力系统中随机变量的数目、所采用的选点方法以及预期的计算精度合理确定概率密度演化方法中样本的容量.

风力发电高塔系统地震动力响应分析

该文研究了风力发电高塔系统地震动力响应分析问题。首先,基于随机地震动物理模型,生成了均值参数地震动加速度时程。然后,建立了风力发电高塔系统"桨叶-塔体-基础"一体化有限元模型。为了明确土-结构相互作用(SSI)对风力发电高塔系统动力行为的影响,建立了考虑基础和周围土体影响的对比模型。在这两种模型的基础上,对风力发电高塔系统进行了地震作用动力时程分析。研究表明:风力发电高塔系统地震动力响应非常突出,在地震活跃地区,地震作用很可能成为风力发电高塔系统的控制荷载之一。同时发现,考虑SSI效应会导致结构响应一定程度放大。因此,在对风力发电高塔系统进行地震动力响应分析时,必须考虑SSI效应。