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格构拱结构动力响应评估的改进模态推覆分析法

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同济大学学报（自然科学版） 2019年第1期47卷 1-8页

作者：曲扬罗永峰黄青隆朱钊辰同济大学土木工程学院上海200092

静力推覆分析方法广泛应用于多高层结构在水平地震作用下的抗震性能评估,但将此方法直接应用于竖向地震作用下结构水平和竖向变形耦合显著的大跨度格构拱结构时,计算精度较差.引入结构静力稳定分析的特征刚度参数,提出了一种改进的模态... 详细信息

静力推覆分析方法广泛应用于多高层结构在水平地震作用下的抗震性能评估,但将此方法直接应用于竖向地震作用下结构水平和竖向变形耦合显著的大跨度格构拱结构时,计算精度较差.引入结构静力稳定分析的特征刚度参数,提出了一种改进的模态推覆分析(IMPA)方法,通过第一阶段的模态推覆分析建立基于特征刚度的等效单自由度(ESDOF)体系;将各阶ESDOF的动力时程按振型组合进行第二阶段推覆分析,推导出推覆荷载公式;通过两阶段的推覆分析求解结构整体的动力响应.采用IMPA方法对某大跨度格构拱结构分别在硬土和软土场地若干条竖向地震波激励下的动力响应进行分析,与时程分析方法进行对比,计算结果表明:节点竖向位移和单元最不利应力的变化趋势基本一致,平均误差分别为10.5%和33.2%,计算耗时仅约为时程分析法的25%;随着竖向振型截取阶数的增加,IMPA方法的计算精度也相应提高.

关键词：格构拱模态推覆分析竖向地震特征刚度

考虑多振型贡献和弹塑性位移谱的改进地震动强度参数

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建筑结构学报 2020年第2期41卷 22-31页

作者：黄青隆罗永峰朱钊辰相阳同济大学土木工程学院

为减小增量动力分析中结构地震反应的离散程度,提出了改进的地震动强度参数。首先,基于等效模态荷载和模态组合系数,提出并定义模态强度参数。然后,采用推广的模态推覆方法,构造1阶振型的等效单自由度体系,采用非线性时程分析计算该体... 详细信息

为减小增量动力分析中结构地震反应的离散程度,提出了改进的地震动强度参数。首先,基于等效模态荷载和模态组合系数,提出并定义模态强度参数。然后,采用推广的模态推覆方法,构造1阶振型的等效单自由度体系,采用非线性时程分析计算该体系的弹塑性位移谱谱值,用于修正1阶模态强度参数。最后,组合各阶模态强度参数,得到改进的地震动强度参数。对不同矢跨比的两个格构钢拱模型进行36条地震波的增量动力分析结果表明,改进参数可有效减小结构反应离散性。相比于其他常用地震动强度参数,该参数对各项需求指标拟合结果的判定系数均处于0.9678~0.9786范围内,拟合标准差均处于0.195~0.239范围内,具有更好的相关性、有效性。同时,该参数拟合斜率较高,具有较好实用性;其拟合残差通过了显著性检验,满足充分性的要求。

关键词：大跨度拱形结构地震动强度参数模态组合系数弹塑性位移谱模态强度参数

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两维地震激励下格构拱动力响应简化评估方法

上海交通大学学报 2020年第4期54卷 387-396页

作者：曲扬罗永峰朱钊辰黄青隆同济大学土木工程学院上海200092

通过对振型位移响应进行合理的线性组合,给出了两维地震激励下格构拱结构的变形模式,基于该变形模式导出了推覆分析的荷载模式,采用该荷载模式对结构进行一次非线性推覆分析,建立了一种等效单自由度体系,通过对该等效单自由度体系进行... 详细信息

通过对振型位移响应进行合理的线性组合,给出了两维地震激励下格构拱结构的变形模式,基于该变形模式导出了推覆分析的荷载模式,采用该荷载模式对结构进行一次非线性推覆分析,建立了一种等效单自由度体系,通过对该等效单自由度体系进行时程分析,求得结构目标性能点,进而得到结构整体动力响应;在此基础上,通过对两维地震动输入进行适当简化,提出了格构拱在两维地震激励下动力响应的简化评估方法.采用简化方法对某大跨度柱承格构拱结构分别在硬土和软土场地一系列地震波两维分量激励下的动力响应进行分析,与时程法分析结果进行对比表明:简化方法计算的动力响应变化趋势与时程法基本一致,两向节点位移和单元最大应力平均误差分别为15.1%、12.5%和16.6%,但计算耗时仅约为时程法的25%.

关键词：格构拱地震评估推覆分析两维地震变形模式

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基于精细化构件模型的网壳结构动力响应分析

建筑结构学报 2020年第2期41卷 115-124页

作者：朱钊辰罗永峰曲扬黄青隆中建五局土木工程有限公司湖南长沙410004 同济大学土木工程学院上海200092

为得到网壳结构在动力荷载作用下的精确响应,应建立能够同时模拟受拉强化和受压屈曲的精细化构件模型。基于滞回模型耗能相等原则,建立轴向受力带缺陷构件的等效Marshall模型。通过参数分析,研究截面参数、初弯曲幅值、材料屈服后弹模... 详细信息

为得到网壳结构在动力荷载作用下的精确响应,应建立能够同时模拟受拉强化和受压屈曲的精细化构件模型。基于滞回模型耗能相等原则,建立轴向受力带缺陷构件的等效Marshall模型。通过参数分析,研究截面参数、初弯曲幅值、材料屈服后弹模折减系数和长细比等构件基本参数对等效Marshall模型各系数的影响,并给出各控制系数的计算公式。对一个缩尺K6网壳模型进行振动台试验和有限元模拟分析,结果表明:基于等效Marshall模型的精细化构件单元可以准确模拟构件受力状态的动态变化过程,其残余位移计算结果与试验结果的平均误差为13%,优于传统Marshall模型计算结果,满足实际工程应用的精度;此外,采用未考虑构件初弯曲的构件模型将高估网壳模型的实际承载力。

关键词：网壳结构动力分析构件模型振动台试验受压屈曲

柱面网壳地震位移需求计算的迭代等效推覆方法

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同济大学学报（自然科学版） 2020年第4期48卷 481-489页

作者：黄青隆罗永峰曲扬朱钊辰同济大学土木工程学院上海200092 中建五局土木工程有限公司湖南长沙410004

为提高采用推覆方法计算柱面网壳地震位移需求的效率和精度,提出一种改进的推覆方法。基于能量等效原理,建立不依赖中间参数或增量计算的等效单自由度体系。根据等能量原则,提出确定目标位移的迭代等效方法;采用完全二次项平方根方法(C... 详细信息

为提高采用推覆方法计算柱面网壳地震位移需求的效率和精度,提出一种改进的推覆方法。基于能量等效原理,建立不依赖中间参数或增量计算的等效单自由度体系。根据等能量原则,提出确定目标位移的迭代等效方法;采用完全二次项平方根方法(CQC)组合各主振型等效体系目标位移处的振型反应得到结构需求。算例结果表明,相比传统的推覆方法,基于迭代等效的推覆方法得到的柱面网壳最大节点位移、整体位移包络的误差较小。当结构反应由多振型共同主导时,该方法的计算精度稳定。

关键词：柱面网壳迭代等效方法模态推覆地震需求

钢拱结构面内地震反应分析的改进模态组合系数法

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东南大学学报（自然科学版） 2018年第3期48卷 470-477页

作者：黄青隆罗永峰相阳朱钊辰同济大学土木工程学院上海200092

为了在钢拱结构面内地震反应的推覆分析中考虑几何非线性效应和多阶振型贡献,提出了一种改进模态组合系数法.首先,采用非线性刚度比αk衡量几何非线性效应对结构初始频率的影响;然后,定义阈值β,用于选取控制振型,构造基于控制振型的组... 详细信息

为了在钢拱结构面内地震反应的推覆分析中考虑几何非线性效应和多阶振型贡献,提出了一种改进模态组合系数法.首先,采用非线性刚度比αk衡量几何非线性效应对结构初始频率的影响;然后,定义阈值β,用于选取控制振型,构造基于控制振型的组合荷载模式;最后,使用组合荷载模式进行推覆分析,获取结构反应.针对矢跨比为1/4和1/5的2个钢拱模型的分析结果表明:改进方法简便有效;相对于时程分析结果,峰值地面加速度为0.3g时,矢跨比为1/4和1/5的模型的x向峰值位移平均误差分别为2.7%和-7.2%,y向峰值位移平均误差分别为-6.5%和5.8%,杆件峰值应力平均误差分别为-5.0%和-4.3%;随着峰值地面加速度的增加,各向峰值位移、峰值应力的平均误差仍保持稳定.

关键词：模态推覆分析模态组合系数法几何非线性

考虑多模态贡献的空间网格结构地震损伤评估方法

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华南理工大学学报（自然科学版） 2021年第10期49卷 59-69页

作者：张玉建罗永峰郭小农黄青隆同济大学土木工程学院上海200092 中国建筑第八工程局有限公司上海200120

为避免模态跃迁现象、振型遴选方式不合理等问题对损伤评估结果精度的不利影响,提出一种考虑多模态贡献的空间网格结构地震损伤评估方法。首先,从模态推覆分析的思路出发并结合结构动力学理论推导,得到对应于单位地震力作用下考虑多阶... 详细信息

为避免模态跃迁现象、振型遴选方式不合理等问题对损伤评估结果精度的不利影响,提出一种考虑多模态贡献的空间网格结构地震损伤评估方法。首先,从模态推覆分析的思路出发并结合结构动力学理论推导,得到对应于单位地震力作用下考虑多阶模态贡献的等效静力位移表达式。随后,根据原结构与震损结构等效静力位移的差异构造结构地震损伤程度的表征参数,即结构整体损伤参数。最后,根据结构整体损伤参数的数值大小与变化规律,评估结构震后损伤状态与性能退化程度。单层网壳结构算例数值分析结果表明,根据本文方法计算得到的结构整体损伤参数在考虑多阶模态贡献的基础上,可较为准确地评估空间网格结构地震损伤状态,所得结果与结构特征响应对比具有较好的一致性,同时在严重损伤情况下也可保证评估结果的准确性。

关键词：多模态贡献地震损伤评估等效静力位移整体损伤参数单层网壳结构

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基于反演推定的空间结构随机缺陷传播法

工程力学 2018年第12期35卷 89-97页

作者：朱钊辰罗永峰黄青隆相阳同济大学土木工程学院建筑工程系上海200092

在空间结构施工过程监测和检测评估等工作中,需依据部分已测节点几何位形推断结构全部节点几何位形。该文提出随机缺陷传播算法,建立几何位置偏差在节点之间的传播法则,利用有限已知节点几何位形偏差反演推定空间结构整体几何缺陷,进而... 详细信息

在空间结构施工过程监测和检测评估等工作中,需依据部分已测节点几何位形推断结构全部节点几何位形。该文提出随机缺陷传播算法,建立几何位置偏差在节点之间的传播法则,利用有限已知节点几何位形偏差反演推定空间结构整体几何缺陷,进而确定结构整体几何位形,并用随机偏差理论证明所生成的结构随机缺陷服从正态分布。对一个缩尺K6单层网壳模型进行实测和稳定分析,结果表明:相对于随机缺陷法和一致缺陷模态法,采用随机缺陷传播法生成的结构几何缺陷与实测几何缺陷接近,据此计算得到的极限承载力更接近结构承载力理论值。基于随机缺陷传播法得到的空间结构整体稳定极限荷载因子中位数,可作为结构的实际极限承载能力代表值。

关键词：空间结构几何缺陷反演推定随机偏差传播法则

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网壳结构地震反应分析的振型刚度法

浙江大学学报（工学版） 2020年第6期54卷 1068-1077页

作者：曲扬罗永峰朱钊辰黄青隆同济大学土木工程学院上海200092 中建八局第三建设有限公司江苏南京210046

提出振型刚度的概念,通过理论推导,建立振型刚度与结构振型特性之间的关系.基于振型刚度,通过推覆分析构建非线性能力曲线,该曲线能够考虑结构整体响应而非依赖于特定节点和特征响应.提出等效线性化迭代方法,结合地震反应谱,克服双线性... 详细信息

提出振型刚度的概念,通过理论推导,建立振型刚度与结构振型特性之间的关系.基于振型刚度,通过推覆分析构建非线性能力曲线,该曲线能够考虑结构整体响应而非依赖于特定节点和特征响应.提出等效线性化迭代方法,结合地震反应谱,克服双线性模型实际耗能不一致的缺点,快速提高目标位移的求解精度.在此基础上,建立网壳结构地震反应分析振型刚度法(MSPA).采用时程分析法(RHA)、传统推覆法(MPA)和振型刚度法(MSPA)计算球面网壳和柱面网壳算例的地震响应,研究结果表明:振型刚度法能较准确地预测结构节点位移、单元应力以及屈服杆件个数,计算精度满足工程要求,大大缩减了计算耗时.

关键词：网壳结构振型刚度推覆分析地震反应评估