基于高阶动力格式的基底隔震结构地震响应分析

作     者：施溪溪 李鸿晶 杜东升 SHI Xixi;LI Hongjing;DU Dongsheng

作者机构：南京工业大学工程力学研究所江苏南京211816 南京科技职业学院江苏南京210048 南京工业大学土木工程学院江苏南京211816 

出 版 物：《防灾减灾工程学报》 (Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering)

年 卷 期：2023年第43卷第5期

页      面：1035-1045页

核心收录：

学科分类：08[工学] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 080101[工学-一般力学与力学基础] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金委-中国地震局地震科学联合基金项目(U2039208) 南京科技职业学院“科研北斗计划自然科学类”(NJPI-2023-3)资助。 

主　　题：基底隔震结构 地震响应分析 微分求积 状态方程 高阶时间积分 

摘      要：隔震支座在强烈地震作用下将产生复杂的动力响应,精确掌握地震响应行为及其规律是研发高质量隔震支座和进行隔震结构设计的基础。在进行结构地震响应分析,特别是非线性分析时,采用传统逐步积分方法以及低阶格式建立起的动力时程分析方法都难以达到高精度,而采用传统高阶时间积分算法则会出现计算过程繁琐,工作量大等情况。本文采用一种基于高阶动力格式的显式时间积分新式算法,应用于基底隔震结构的地震响应分析中。首先通过自由度凝聚缩减原理,建立设置隔震支座钢筋混凝土框架结构简化计算模型;同时采用隔震支座恢复力双切线本构模型构建基底隔震体系运动方程,并转化为状态方程;进而基于微分求积(DQ)原理编制高阶动力格式算法求解状态方程;最后分析一高层基底隔震结构,在高、中、低不同频率地震波下地震响应,验证该方法适用性。结果表明,①利用静态凝聚技术建立隔震结构模型,从而构建地震响应状态方程,是高阶动力分析方法实施的基础。②结构高阶动力分析方法仅通过矩阵乘法运算即可获得结构动力响应,可较好且高效地用于解决非线性地震响应分析问题。③将结构高阶动力分析方法应用于基底隔震结构,能获得隔震结构较为精确的分析结果。