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非比例阻尼结构动力响应分析

非比例阻尼结构动力响应分析

作者：杨育臣哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

地震是一种突发性、毁灭性的自然灾害,在土木工程中阻尼是地震能量耗散的主要因素,结构的阻尼特性反应了体系在振动过程中能量的耗散性能,是研究动力反应问题的一个必不可少的重要方面。随着新的结构形式和新型材料的应用,结构的高度不... 详细信息

地震是一种突发性、毁灭性的自然灾害,在土木工程中阻尼是地震能量耗散的主要因素,结构的阻尼特性反应了体系在振动过程中能量的耗散性能,是研究动力反应问题的一个必不可少的重要方面。随着新的结构形式和新型材料的应用,结构的高度不断增加、跨度不断加大以及结构防灾减灾能力要求的提高,阻尼在工程中的位置也越来越重要。现今,由不同材料组成的结构体系越来越多,特别是下部混凝土、上部钢结构的结构体系。对于此类结构体系,模态阻尼矩阵是非对角阵,地震响应方程关于模态阻尼矩阵是耦合的,非比例阻尼体系模态之间的耦合导致传统的实模态分析方法不能直接适用,非比例阻尼结构阻尼比的研究已成为目前研究热点。另外,对于消能减震结构阻尼器的参数选择是消能减震结构成败的关键,如何合理、快速的设置阻尼器的参数是消能减震结构设计中的重要问题。因此本文针对非比例阻尼结构,从结构实际问题出发,运用能量法的原理,对非比例阻尼结构阻尼比的计算问题及阻尼器参数设置的问题进行研究,通过分析及有限元程序模拟,找出适合于工程应用且比较准确的阻尼比计算方法和阻尼器参数设置方法。全文主要研究内容有三个部分。首先对各种非比例阻尼结构阻尼比计算方法进行比较,在此基础上找到适合于工程应用的阻尼比计算方法即振型阻尼比法。通过算例分析,对振型阻尼比法的实施过程进行了详细阐述,得到阻尼比虽上下部结构刚度变化的规律。然后以深圳宝安国际机场T3航站楼主指廊模型为研究对象,运用振型阻尼比法及单一阻尼比方法对该非比例阻尼结构进行分析,得出该结构的上部钢结构、下部混凝土结构及关键位置处阻尼比的近似取值,为实际工程提出合理建议。最后以深圳宝安国际机场T3航站楼次指廊模型为研究对象,运用粘滞阻尼理论,从反应谱的角度确定附加阻尼比,从能量角度确定非线性阻尼系数,找到了一种合理、快速的阻尼器参数设置方法,并将该方法应用于实际工程。

关键词：非比例阻尼振型阻尼非线性粘滞阻尼器阻尼系数

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高位大跨度连体结构隔震减振多性能目标设计

建筑结构学报 2023年第4期44卷 54-62,86页

作者：王建朱忠义周忠发杨育臣欧进萍哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程智能防灾减灾工业和信息化部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 北京市建筑设计研究院有限公司北京100045

针对沿海地区某高位大跨度连体结构在风荷载和水平地震作用下固定铰连接内力大和受力复杂的问题,提出了摩擦摆支座与切换阻尼器的组合隔震减振措施,试验研究了由黏滞阻尼器和液压阀组成切换阻尼器的阻尼力特性,开展了高位大跨度结构的... 详细信息

针对沿海地区某高位大跨度连体结构在风荷载和水平地震作用下固定铰连接内力大和受力复杂的问题,提出了摩擦摆支座与切换阻尼器的组合隔震减振措施,试验研究了由黏滞阻尼器和液压阀组成切换阻尼器的阻尼力特性,开展了高位大跨度结构的隔震减振多性能目标设计方法研究。结果表明:按照调谐减振系统的最优频率确定的高位大跨度结构隔震频率使得塔楼的位移响应最小;切换阻尼器实现了速度相关型和位移相关型两种阻尼力;与摩擦摆支座的摩擦力相比,切换阻尼器的位移相关型阻尼力不受风荷载影响,滑动位移的控制效果更好;切换阻尼器的速度相关型阻尼力与摩擦摆支座的摩擦力共同实现了高位大跨度连体结构的抗震性能目标。

关键词：高位大跨度结构组合隔震减振切换阻尼器多性能目标设计

关于框架-抗震墙结构中框架部分地震倾覆力矩计算问题的讨论

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建筑结构 2019年第18期49卷 1-4页

作者：齐五辉杨育臣北京市建筑设计研究院有限公司

业内对框架-抗震墙结构中框架部分地震倾覆力矩是按《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)给定的公式计算还是按力学方法计算存在一些不同看法,鉴于此,对框架-剪力墙结构中需要控制框架部分地震倾覆力矩的来龙去脉进行解剖,并对上述两... 详细信息

业内对框架-抗震墙结构中框架部分地震倾覆力矩是按《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)给定的公式计算还是按力学方法计算存在一些不同看法,鉴于此,对框架-剪力墙结构中需要控制框架部分地震倾覆力矩的来龙去脉进行解剖,并对上述两种计算方法进行了详细讨论,最后对框架-剪力墙中框架部分地震倾覆力矩的计算方法给出建议,即应按《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)给定的公式计算。

关键词：地震倾覆力矩抗规方法力学方法二道防线

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基于迭代反演的层间多次波压制方法

地球物理学报 2021年第6期64卷 2061-2072页

作者：包培楠王孝谢俊法王维红石颖徐嘉亮杨育臣东北石油大学地球科学学院大庆163318 中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院西北分院兰州730070 东北石油大学环渤海能源研究院秦皇岛066004 东北石油大学非常规油气研究院大庆163318 “陆相页岩油气成藏及高效开发”教育部重点实验室大庆163318 密苏里科技大学美国罗拉65401

层间多次波与有效波在走时、频率和叠加速度上差异较小,因此层间多次波压制常难以获得理想效果.本文提出一种基于迭代反演的层间多次波压制方法(MSI,Multiple Suppression Inversion),该方法以共聚焦点(CFP,Common Focus Point)层间多... 详细信息

层间多次波与有效波在走时、频率和叠加速度上差异较小,因此层间多次波压制常难以获得理想效果.本文提出一种基于迭代反演的层间多次波压制方法(MSI,Multiple Suppression Inversion),该方法以共聚焦点(CFP,Common Focus Point)层间多次波压制理论为基础,通过构建卷积因子,将层间多次波压制转变为迭代反演的问题,直接利用观测的地震数据进行迭代反演计算,进而完成多次波压制.MSI方法避免了共聚焦点方法中构建CFP道集的聚焦运算,大幅降低层间多次波预测的计算成本;同时该方法为全数据驱动方法,无需地下介质任何先验信息,算法容易实现.模型数据测试表明,本文提出的方法可有效压制层间多次波,而且对有效波也具有很好的保幅性.

关键词：层间多次波卷积因子共聚焦点数据驱动

深圳宝安国际机场T3航站楼消能减震结构研究

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建筑结构 2015年第18期45卷 87-90页

作者：杨育臣朱忠义秦凯张琳北京市建筑设计研究院有限公司北京100045

深圳宝安国际机场T3航站楼下部主体结构为钢筋混凝土框架结构,屋顶采用自由曲面的钢结构,由主楼和呈十字交叉的指廊组成。屋顶纵向较长,采用了固定铰支座和弹簧支座结合的形式。为限制地震作用下结构沿长向的位移,在加强桁架支座附近安... 详细信息

深圳宝安国际机场T3航站楼下部主体结构为钢筋混凝土框架结构,屋顶采用自由曲面的钢结构,由主楼和呈十字交叉的指廊组成。屋顶纵向较长,采用了固定铰支座和弹簧支座结合的形式。为限制地震作用下结构沿长向的位移,在加强桁架支座附近安置了速度相关型黏滞阻尼器。重点介绍项目采用阻尼器的参数设置方法,该方法能够快速合理地确定阻尼器参数,可为类似工程设计提供参考。

关键词：航站楼消能减震阻尼器超长结构附加阻尼比

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杭州奥体中心体育游泳馆结构设计

建筑结构 2013年第17期43卷 58-62页

作者：马洪步张琳鲍蕾杨育臣奚琦朱忠义徐斌沈莉张燕平北京市建筑设计研究院有限公司北京100045

杭州奥体中心体育游泳馆长约609m,宽约200m,由下部主体混凝土结构和屋盖钢网壳结构组成。介绍了工程的结构体系、设计难点和主要分析结果。着重阐述了设计中的一些关键问题及相应的处理措施,包括结构的超限情况及抗震性能化设计、屋盖... 详细信息

杭州奥体中心体育游泳馆长约609m,宽约200m,由下部主体混凝土结构和屋盖钢网壳结构组成。介绍了工程的结构体系、设计难点和主要分析结果。着重阐述了设计中的一些关键问题及相应的处理措施,包括结构的超限情况及抗震性能化设计、屋盖自由曲面钢网壳设计、有粘结预应力梁设计、温度应力计算和弹塑性分析等。

关键词：超限工程大跨度网壳参数化超长混凝土结构预应力梁温度应力弹塑性

中国华能集团人才创新创业基地办公楼悬挑结构设计

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建筑结构 2013年第17期43卷 101-104,47页

作者：杨育臣张燕平沈莉李国强甘明陈一周忠发北京市建筑设计研究院有限公司北京100045

长悬挑结构的竖向地震反应及防连续倒塌设计必须引起工程技术人员的重视。华能集团人才创新创业基地办公楼,由于建筑的独特造型,层4及层14设悬挑钢桁架,最大悬挑长度达到18m,标准层在层7,10,13分别设置一层球形办公室,采用桁架悬挂在最... 详细信息

长悬挑结构的竖向地震反应及防连续倒塌设计必须引起工程技术人员的重视。华能集团人才创新创业基地办公楼,由于建筑的独特造型,层4及层14设悬挑钢桁架,最大悬挑长度达到18m,标准层在层7,10,13分别设置一层球形办公室,采用桁架悬挂在最东侧钢管混凝土柱-钢支承筒外,最大悬挑长度达到12.4m。采用竖向地震波对悬挑结构进行了时程分析,通过对比悬挑结构的加速度,给出了竖向加速度放大系数。对悬挑结构的几榀关键桁架进行了防倒塌分析,以保证结构设计是安全的。

关键词：悬挑结构竖向地震竖向加速度球形办公室防连续倒塌

深圳宝安国际机场T3航站楼屋顶钢结构支座节点设计与隔震耗能分析

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深圳宝安国际机场T3航站楼屋顶钢结构支座节点设计与隔震耗能分析

第十四届空间结构学术会议

作者：张琳秦凯杨育臣朱忠义北京市建筑设计研究院

深圳宝安国际机场T3航站楼位于深圳市宝安区宝安国际机场扩建区域,占地面积约19.5万平方米,总建筑面积45.1万平方米,南北长约1128m,东西宽约640m,工程设计标高±0.00相当于黄海高程4.9米。航站楼主楼地下二层地上四层（局部五层）,为钢... 详细信息

深圳宝安国际机场T3航站楼位于深圳市宝安区宝安国际机场扩建区域,占地面积约19.5万平方米,总建筑面积45.1万平方米,南北长约1128m,东西宽约640m,工程设计标高±0.00相当于黄海高程4.9米。航站楼主楼地下二层地上四层（局部五层）,为钢筋混凝土框架+钢结构,由主楼和呈十字交叉的指廊组成。建筑物高46.30m,拥有62个近机位。T3航站楼大厅屋顶为自由曲面,指廊屋顶大部分为规则筒壳,在简壳的局部区域存在凹陷区,形成具有自由曲面的筒壳外形。屋顶展开面积约23万平方米,设有5道温度缝,将屋顶分为6部分,其中大厅部分屋顶面积最大,其东西长约640m,南北宽约324m。大厅屋顶钢结构为带双向加强桁架的斜交斜放网架,加强桁架设置在屋顶支承结构的柱网上,大部分间距为36m,在体形变化处加强桁架也相应调整。屋顶支承结构由钢管柱、核心筒、过渡区的拱形加强桁架组成。其中钢管柱由两种类型,第一种类型为下端铰接、上端与加强桁架刚接的倒锥形钢管柱,与加强桁架形成框架体系,为屋顶的主要抗侧力体系之一;第二种类型为等截面钢管柱,包括落在市政桥上的摇摆柱和支承拱形加强桁架的摇摆柱以及大厅内较短的两根悬臂钢管柱。指廊屋顶也是带加强桁架的斜交斜放网架,其中加强桁架间距18m,直接支承在4.4层高的异形混凝土柱上。另外,在交叉指廊区设有摇摆柱和钢拉杆,在跨度较大的过渡区设有摇摆柱支承屋顶。为减小结构温度内力、减小地震作用,指廊钢结构支座首次采用了一种建筑用带弹簧的万向铰支座。该支座可将屋顶钢结构的荷载传至下部异形混凝土柱上,同时有效的释放由于指廊过长而引起的温度内力,此外该支座可提供沿结构长向的可控水平刚度,将屋顶钢结构与下部混凝土沿长向实现真正意义的"隔开"。为了在地震时更好的消耗能量,在指廊区沿结构长向设置了粘滞阻尼器,在大厅核心筒以及较短的两根钢管柱上设置了双向滑动支座和粘滞阻尼器。总之,深圳宝安国际机场T3航站楼屋顶钢结构是一个复杂的、不规则的、超长的空间网壳结构。设计过程中对支座节点形式以及隔震耗能进行深入研究,在保证了结构安全的前提下,满足了建筑灵动的外形,同时带来了一定的经济效益。

关键词：机场航站楼带弹簧的万向铰支座隔震耗能

来源： cnki会议评论

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杭州国际博览中心结构初步设计

建筑结构 2011年第9期41卷 22-27,48页

作者：马洪步沈莉张燕平齐五辉朱忠义徐斌李国强柳颖秋张琳杨育臣北京市建筑设计研究院北京100045

杭州国际博览中心长约432m,宽约264m,规模大、功能多,结构体系较复杂。工程主体部分采用钢管混凝土柱与大跨钢桁架组成的框架结构,屋顶花园钢结构采用曲面钢网壳和单层球壳,附属办公楼采用现浇混凝土框架-剪力墙结构。介绍了初步设计中... 详细信息

杭州国际博览中心长约432m,宽约264m,规模大、功能多,结构体系较复杂。工程主体部分采用钢管混凝土柱与大跨钢桁架组成的框架结构,屋顶花园钢结构采用曲面钢网壳和单层球壳,附属办公楼采用现浇混凝土框架-剪力墙结构。介绍了初步设计中的一些关键性问题及相应的技术措施,包括荷载取值、结构分析与选型、超限情况及抗震性能化设计、结构超长论证分析等,该工程目前已经通过超限审查。

关键词：钢管混凝土柱大跨钢桁架框架-剪力墙单层球壳屋顶花园超长结构超限审查