非平稳地震激励下惯容耗能结构动力响应解析法

针对惯容减震系统在非平稳地震激励下动力响应研究不足的问题,提出设有混联Ⅰ型惯容减震系统的多自由度耗能结构动力响应时变方差的解析解法。根据惯容减震系统的本构关系、结构的动力方程及非平稳地震激励,综合利用复模态法和虚拟激励法,将惯容耗能结构解耦为一阶系统,以便获得结构位移、速度、层间剪力等响应量的统一解。采用二次式分解法将统一解的时变功率谱密度函数转化为惯容耗能结构复模态特征值、模态系数、时变模态强度系数和含有圆频率平方项的二次式乘积的线性组合。在此基础上,利用非平稳模态谱矩在无限积分区间有解析解的特征,推导出非平稳地震激励下耗能结构响应时变方差的解析解。通过采用突加型白噪声激励对结构动力响应进行分析,验证了所提动力响应功率谱和时变方差的正确性。同时,基于突加型Kanai-Tajimi模型的框架结构动力响应研究,分析了惯容系统参数对减震效果的影响。所提方法可适用于线性结构在其他非平稳调制函数的地震动下的响应分析。

非平稳地震作用下随机结构动力可靠度计算

对非平稳地震作用下的含随机参数结构,建议了一类结构体系动力可靠度的数值模拟求解方法。把结构动力方程写成状态方程形式,采用精细积分法对状态方程进行数值求解,将结构响应表达为一系列随机系数和离散时刻处随机激励乘积的和形式。随机系数为结构随机参数的函数,反映结构随机参数对随机响应的影响。在确定性结构非平稳随机响应时域分析方法的基础上,采用不含交叉项的二次多项式对该随机系数进行重构,获得了结构响应关于结构随机参数和离散时刻处随机激励的显式表达式。基于该显式表达式,利用数值模拟技术可以方便地进行首次超越失效准则下结构体系动力可靠度的求解。对一榀非平稳地震作用下的含随机参数框架进行了结构体系动力可靠度分析,并在计算精度和计算效率上与传统蒙特卡罗法进行了比较,结果显示所提出的方法具有理想的精度和相当高的效率。

基于离散谐小波变换的地震波时变谱估计及非平稳地震波人工合成

采用在频域内具有极好紧支性和盒形特性的谐小波作为母小波,推导了基于离散谐小波变换的地震波时变谱,并给出了不同尺度下能量随时间变化的包络函数的近似解析表达式.文中以Northridge地震波为例分析了时频分布特征.研究发现,对于自振频率为f的结构,其地震反应与输入地震波的时变谱在f处的时域最大值(即maxt∈Tp[p(f,t)])以及地震波在f频率点附近的信号分量在时域内的能量集中程度有很大的关系;与db4小波基相比,利用谐小波作为母小波的小波变换,其频域具有较好的分辨率,但时域分辨率却较差.最后提出了两种基于离散谐小波逆变换的人工非平稳地震波仿真方法.

实用粘弹性阻尼器耗能结构非平稳地震响应的快速求解

本文为提高实用粘弹性阻尼器耗能减震结构基于非平稳地震激励的响应分析效率,对实用粘弹性阻尼器单自由度耗能系统随机地震响应的数值分析方法进行了系统研究.首先,采用设置支撑的六参数实用粘弹性阻尼器进行建模;然后,利用传递函数法直接得到耗能减震结构系统瞬态响应精确解;最后,基于虚拟激励法获得了快速求解调制非平稳激励下耗能减震结构的时域瞬态响应.通过均匀非平稳和非均匀非平稳算例分析表明:该方法对于此类问题的计算具有效率高、工程应用强的特点,为设置粘弹性耗能减震结构在非平稳地震激励下的快速求解提供了参考.

竖向非平稳地震下巨型框架有控结构动态特性分析

巨型框架有控结构是近几年人们较为关注的一种新型抗震结构体系。该结构横向跨度很大,且很多约束被解除,在竖向地震力下其巨型梁动态特性亟需研究。文章提出附加柱数量、次结构楼层数量及巨型梁抗弯刚度是影响巨型梁动力响应的重要参数。基于非平稳地震作用情形,分别研究了这些参数对巨型梁动力特性的影响。通过三维曲面图直观地描述了不同时间段上巨型梁动力响应受各参数影响的规律。研究结果表明:附加柱数量存在优化值,当附加柱数量是满布时数量的20%～30%时,巨型梁动力性能最好;巨结构动力响应随次结构楼层数增多而增大;巨型梁刚度也存在优化值,但作者建议该值应结合结构的竖向承载力来考虑选取。

双调制非平稳地震波作用下巨子型有控结构动力响应分析

巨子型有控结构体系是超高层建筑结构体系中一个新的分支。文章将地震地面运动作为随机过程,结合双调制函数生成人工地震波,对巨子型有控结构进行双调制非平稳地震波作用下的响应分析,并与普通巨型框架结构在相同地震波输入情况下的动力响应进行了对比。结果表明,巨子型有控结构在双调制非平稳地震作用下的层间位移角均满足抗震规范中层间位移角限值的要求,并且其位移与加速度响应小于同等工况下巨型框架结构的动力响应。

六参数粘弹性阻尼耗能减震系统非平稳地震响应分析的精细积分法

针对六参数粘弹性耗能减震系统,结合虚拟激励法,给出了非平稳地震响应分析的精细分析法.对于设置的支撑六参数粘弹性阻尼耗能系统的运动方程,首先,采用高效的虚拟激励法,将非平稳随机地震激励化为确定性荷载;然后,利用扩阶法,得到系统的状态方程;最后,给出了响应的精细积分解析解.并通过算例验证本文方法的精确性与实用性,为该方法推广应用于复杂大型结构的耗能减震工程提供新途径.

设置支撑的Maxwell阻尼耗能结构非平稳地震响应分析

为建立粘弹性耗能结构及其保护系统的抗震分析与设计方法,基于虚拟激励法和精细积分法,对设置支撑的五参数Maxwell阻尼减震结构系统进行了系统研究.首先,对设置支撑的五参数Maxwell阻尼器进行建模并引入结构动力方程中,构造设置支撑的五参数Maxwell阻尼耗能减震系统;然后,利用虚拟激励法分析结构的非平稳随机地震激励;最后,利用精细积分法解出五参数Maxwell阻尼耗能减震结构的非平稳地震响应方差.

基于离散谐小波变换的结构非平稳地震反应分析

采用在频域内具有极好紧支性和盒形特性的谐小波作为母小波,推导出基于离散小波的地震波时变谱连续解析表达式;利用不同尺度下小波函数的正交性,建立了结构地震反应的离散小波系数与输入地震波的离散小波系数之间的数学关系;通过数值算例,分析了EL-centro地震波的时频分布特征;以此为输入,研究了结构地震反应时变谱的变化规律,并分析了结构地震反应的时频分布特征与地震波时频分布特征之间的关系。

非平稳地震激励下高耸电视塔结构非线性响应的统计线性化分析

采用统计线性化的分析方法,研究了高耸电视塔结构在非平稳地震激励下考虑几何非线性效应时等效参数阵的计算方法,给出了等效参数阵的有限单元计算表达式,研究了相应的非零均值非平稳时变系统的计算算法,并对洛阳电视塔结构进行了计算研究。

空间相关非平稳地震荷载作用下的大坝风险分析

坝体风险性研究具有十分重要的意义。文章提出了在空间相关非平稳地震荷载作用下,不同破坏模式下的大坝风险分析系统分析方法。首先采用人工生成空间相关非平稳地震动时程和Mazars混凝土损伤模型,通过对混凝土重力坝的坝头、上游折坡面以及建基面等处的损伤值及其抗滑稳定系数的研究,然后推导了大坝溃口宽度以及相应的溃口流量随时间的变化规律,根据溃口时间和流量变化推出了溃坝后的生命损失以及财产损失,最后进行了算例分析。通过计算结果可以看出,所提出的模型能够考虑大坝的风险发生的各个过程,并能够较全面的描述大坝的风险。

设置支撑的广义Maxwell阻尼耗能系统非均匀非平稳地震响应分析

针对设置支撑的广义Maxwell阻尼耗能系统,结合虚拟激励法,构建了均匀与非均匀非平稳地震响应的数值分析方法。首先,构造设置支撑的广义Maxwell阻尼耗能系统,通过扩阶方法建立结构动力方程;然后基于高效的虚拟激励法,获得了非均匀精细积分较一般精确格式;最后解出广义Maxwell阻尼耗能系统的均匀与非均匀非平稳地震响应方差。通过算例验证本文方法的正确性,该方法具有应用范围广、效率高、工程应用强的特点,为黏弹性阻尼耗能系统在非均匀非平稳地震激励下的响应分析提供了方法。

一种新的巨型-子结构控制体系在非平稳地震作用下的反应分析

本文研究了一种新的控制结构体系——巨型-子结构控制体系。根据控振结构体系的特点和通过对该结构的变形分析:主框架采用弯曲模型,而次框架采用剪切模型的集中质量模型,据此推导了控振结构的运动方程。利用复模态方法,对它和普通巨型框架结构进行了2种非平稳地震作用下的对比分析。研究结构表明:这种新的结构体系能有效控制地震响应,结构安全性和舒适度均有明显提高。

非平稳地震作用下MSCSS动力可靠度分析及优化

基于巨子型有控结构体系(Mega-sub controlled structure system,即MSCSS)的组装原理,从抗震设防的角度提出了"有区别的等可靠度优化准则"。采用Hilbert-Huang变换(HHT)法合成非平稳人工地震波,将基于概率密度演化理论的动力可靠度分析方法用于MSCSS,编制了MATLAB与SAP2000的接口程序,以所提出的优化准则对非平稳地震作用下MSCSS进行了尺寸优化,并比较了优化前后的结果。研究表明:对MSCSS进行优化是有必要的,MSCSS优化后的可靠度分布比优化前更为合理,且响应控制能力也得到了提高。

受非平稳地震作用的密肋复合墙体的可靠度分析

通过数值计算对受非平稳随机地震作用的密肋复合墙体的动力可靠度进行分析.首先将随机地震动模型表示为均匀调制的非平稳地震动模型,通过振型叠加法求出随机地震反应的功率谱密度和均方值;其次应用首次超越破坏准则给出结构随机地震反应动力可靠度的具体计算公式,并给出结构在弹塑性状态时的界限值;最后对有限元建模时视为实体模型的单层密肋复合墙体与同模型尺寸的框架和剪力墙的动力可靠度进行了计算,对比分析了3种结构在多遇地震和罕遇地震作用下的动力可靠度.结果表明,密肋复合墙体的动力可靠度介于框架与剪力墙之间,密肋壁板结构是一种安全可靠的新型结构.

非平稳地震记录中时变子波提取方法研究

地震波在地下介质传播过程中,受近地表的非均质性和地层的非完全弹性影响产生散射和吸收衰减,使得地震记录具有非平稳性.因此对非平稳地震记录的研究需打破子波时不变的假设,更加真实地反映地震子波的传播特性,将有效提高地震子波估计精度.目前非平稳地震记录中提取地震子波的研究主要集中在两方面:对非平稳地震记录进行衰减补偿后采用常规方法提取地震子波;利用谱模拟或分段处理直接对非平稳地震记录进行时变子波提取.本文深入研究了衰减补偿方法与时变子波提取方法,对广泛应用于非平稳地震记录处理中的时频分析方法的优缺点进行归纳,并对谱模拟及分段处理方法的应用前景进行了展望。

非平稳地震作用下顺层边坡动力可靠度分析

针对地震的非平稳性以及顺层边坡结构面力学参数的时变性,提出一种顺层边坡非平稳地震响应及动力可靠度分析方法.首先,运用虚拟激励法及逐步积分法建立顺层边坡动力响应的快速求解方程;根据动力响应计算结果,计算出顺层边坡结构面抗滑力的统计特征值;基于首次穿越破坏准则,建立非平稳地震作用下顺层边坡动力可靠度分析方法.算例分析表明：该顺层边坡非平稳地震响应快速计算方法简便可行,且计算精度较高;动力可靠度分析方法能更真实地反映边坡在地震中的实际安全情况,很好地考虑边坡结构面力学参数的时变性影响.

非平稳地震作用下线性系统的首次穿越

在结构动力学系统的可靠性分析中,受随机激励线性系统的首次穿越问题一直是研究热点之一。该文给出了非平稳地震作用下线性系统首次穿越的重要抽样法。应用Gisranov定理变换概率测度,利用设计点构造控制函数,应用到系统的Ito随机微分方程中。通过数值模拟,结果显示了方法的正确性与有效性。与蒙特卡罗模拟方法相比较,样本数量、计算时间都明显减小。

线性结构的非平稳随机地震反应与可靠度分析

基于Sigma振子过程完全非平稳地震荷载模型,建立线性结构随机地震反应分析的时域表达式,利用Simpson法则迭代计算结构随机地震反应的二阶统计特性,由穿越方法,给出具有较大设计安全界限结构地震可靠度的近似评估方法。一个抗弯钢框架的非平稳地震反应与可靠度分析,说明了本文方法的效率、精度和应用过程。

设置支撑的实用粘弹性阻尼器耗能系统非均匀与完全非平稳地震响应的解析分析

对单自由度设置支撑的实用粘弹性阻尼器耗能减震系统,基于非均匀与完全非平稳地震激励的频域响应解析分析方法进行了系统研究。首先,对设置支撑的实用粘弹性阻尼器进行等效处理;然后,利用非扩阶精确法得到耗能减震结构系统瞬态响应精确解;最后获得非均匀与完全非平稳激励下响应的解析表达式。采用频响函数法验证了该方法的正确性。本文方法的提出为设置支撑的实用粘弹性耗能减震结构在非均匀与完全非平稳地震激励下的响应分析提供一种新思路,也为基于该方法的抗震动力可靠度分析提供了途径。