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关于质量参与系数适用性的讨论

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庆贺刘锡良教授执教六十周年暨第十一届全国现代结构工程学术研讨会

作者：王磊罗永峰同济大学土木工程学院

振型叠加法是目前结构动力分析的有效方法之一。在多高层结构中,用质量参与系数累积准则截取振型计算结构动力响应可获得精度较高的近似解。本文通过数值算例剖析单层网壳结构的动力特性,比较振型叠加法与逐步积分法的计算结果,考察不... 详细信息

振型叠加法是目前结构动力分析的有效方法之一。在多高层结构中,用质量参与系数累积准则截取振型计算结构动力响应可获得精度较高的近似解。本文通过数值算例剖析单层网壳结构的动力特性,比较振型叠加法与逐步积分法的计算结果,考察不同振型集的响应、单振型响应和逐步积分法结果之间的差异,揭示质量参与系数累积准则直接应用于网格结构的振型截取存在的问题。

关键词：振型叠加法质量参与系数网壳动力特性

来源： cnki会议评论

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关于质量参与系数准则适用范围的讨论

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大跨度空间结构质量参与系数与振动特性理论研究

第十四届空间结构学术会议

作者：王磊罗永峰同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司同济大学土木工程学院

振型叠加法是目前结构动力分析的有效方法之一。在多高层结构中,用质量参与系数累积准则截取振型计算结构动力响应可获得精度较高的近似解,本文通过算例揭示质量参与系数累积准则直接应用于空间网格结构的振型截取存在的问题。根据结构... 详细信息

振型叠加法是目前结构动力分析的有效方法之一。在多高层结构中,用质量参与系数累积准则截取振型计算结构动力响应可获得精度较高的近似解,本文通过算例揭示质量参与系数累积准则直接应用于空间网格结构的振型截取存在的问题。根据结构体型特征将结构分为弯剪型和轴力型两类,并建立相应的简化力学模型,说明了质量参与系数准则的适用范围。

关键词：质量参与系数空间网格结构弯剪型轴力型

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大跨度空间结构质量参与系数与振动特性理论研究

第十四届空间结构学术会议

作者：廖冰罗永峰王磊郭小农同济大学建筑工程系

大跨度空间结构是一类形式复杂的结构体系,其特征为上部空间结构水平向刚度较大,竖向刚度较弱,下部支承结构则反之,且下部支承结构质量占整体结构总质量的主要部分。大跨度结构的结构特征使得其振动特性本质上不同于传统的多高层结构,... 详细信息

大跨度空间结构是一类形式复杂的结构体系,其特征为上部空间结构水平向刚度较大,竖向刚度较弱,下部支承结构则反之,且下部支承结构质量占整体结构总质量的主要部分。大跨度结构的结构特征使得其振动特性本质上不同于传统的多高层结构,因而采用传统动力反应分析方法难以准确计算大跨度结构的地震反应。本文基于质量参与系数的定义与振型截断数量间的理论关系,深入研究大跨度空间结构的振动特性,针对采用振型叠加反应谱法分析大跨度结构地震反应时,振型截断数量经常难以满足规范控制准则的问题,提出了一种适用于大跨度空间结构三向地震输入分析的计算模型修正方法。通过数值算例的地震反应对比,验证了本文修正方法的有效性和适用性。数值分析结果表明,本文模型修正方法简洁有效,且具有足够的分析精度。

关键词：大跨度空间结构质量参与系数振动特性计算模型修正

来源： cnki会议评论

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非规则梁桥的振型重要性指标研究

工程力学 2013年第9期30卷 194-199页

作者：魏标戴公连中南大学土木工程学院湖南长沙410075

针对非规则梁桥的振型重要性指标进行研究。首先,通过理论分析,确定在判断振型重要性方面,传统的振型质量参与系数存在缺点,并定义了振型位移贡献、振型位移贡献系数、振型位移贡献比例等新指标。然后,针对一座典型的非规则梁桥,通过振... 详细信息

针对非规则梁桥的振型重要性指标进行研究。首先,通过理论分析,确定在判断振型重要性方面,传统的振型质量参与系数存在缺点,并定义了振型位移贡献、振型位移贡献系数、振型位移贡献比例等新指标。然后,针对一座典型的非规则梁桥,通过振型质量参与系数分析和振型位移贡献系数分析的对比研究,确定采用振型位移贡献比例判断振型重要性,更加合理。最后,通过多座桥梁的参数分析,验证了振型位移贡献比例比质量参与系数更加优越。研究结果表明:振型质量参与系数仅能反映振型对于结构总体动力反应的重要性,而不能明确反映振型对于结构局部动力反应的重要性;振型位移贡献比例能弥补这一缺陷,可以作为振型重要性的指标;当前n阶振型位移贡献比例之和超过80%时,以前n阶振型为基础得到的结构位移可以满足非规则梁桥计算精度的需要。

关键词：桥梁抗震设计主要振型指标理论分析质量参与系数位移贡献比例

多维地震输入下首都机场航站楼T3反应谱分析

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地震工程与工程振动 2008年第1期28卷 32-37页

作者：张爱林张传成刘学春北京工业大学北京100022

首都机场航站楼(T3)下部为混凝土和钢混合框架,上部为复杂的双曲面形双层扁网壳,长960 m,宽780 m,为超大体量大跨度复杂空间钢结构体系。本文采用SAP2000有限元软件,对其进行了单维和多维地震输入下的反应谱分析,研究了单维和多维地震... 详细信息

首都机场航站楼(T3)下部为混凝土和钢混合框架,上部为复杂的双曲面形双层扁网壳,长960 m,宽780 m,为超大体量大跨度复杂空间钢结构体系。本文采用SAP2000有限元软件,对其进行了单维和多维地震输入下的反应谱分析,研究了单维和多维地震输入对构件内力、节点位移和地震总剪力的影响;研究了多维地震输入下地震响应值与按规范地震组合公式计算所得地震响应值的关系;研究了模态提取数目和质量参与系数的关系,CQC法中参与组合的模态数目与结构地震响应的关系。研究表明,采用振型分解反应谱法时,模态频率越高,对结构内力的影响越小,对于对结构影响较小的高频模态,可以忽略其对结构的影响;根据单维和多维地震反应的对比分析,对超大跨度复杂钢结构宜进行三维地震输入的反应谱分析。另外,本文提出了一种新的地震效应组合方法,可替代多维地震反应分析,并弥补现行规范的不足。

关键词：多维地震输入质量参与系数模态分析模态频率反应谱分析

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开合屋盖结构动力特性研究

建筑钢结构进展 2015年第4期17卷 27-36页

作者：范重孟小虎彭翼中国建筑设计研究院北京100044 珠海华发房地产开发有限公司广东珠海519020

开合屋盖结构属于复杂多重子结构体系,其动力特性非常复杂,活动屋盖在竖向地震作用下的响应远大于根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)得到的结果。以国家网球馆(钻石球场)为例,对开合屋盖结构的振型模态与自振周期进行了深入分析... 详细信息

开合屋盖结构属于复杂多重子结构体系,其动力特性非常复杂,活动屋盖在竖向地震作用下的响应远大于根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)得到的结果。以国家网球馆(钻石球场)为例,对开合屋盖结构的振型模态与自振周期进行了深入分析,研究了质量参与系数的分布规律。高阶振型对开合屋盖结构动力响应的影响很大,尤其对于竖向地震作用,高振型起主要控制作用。在模态阻尼比的基础上,提出根据质量参与系数加权平均得到的一致阻尼比,物理意义明确,便于工程应用。计算分析表明,采用一致阻尼比算法得到结构各部位的内力及位移与按照模态阻尼比法的结果非常接近。

关键词：开合屋盖动力特性竖向地震作用质量参与系数一致阻尼比

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高层建筑抗震设计振型数目选取原则

长安大学学报（自然科学版） 2009年第4期29卷 73-76页

作者：刘鸣李世翠刘伯权长安大学建筑工程学院陕西西安710061 中国轻工业西安设计工程有限责任公司陕西西安710048

针对《建筑抗震设计规范》中高层建筑结构抗震设计时振型数目选取规定不明确的问题,研究了高层建筑结构抗震计算中诸多影响因素与振型选取的关系。经过动力学分析,认为不同的高振型会影响基底剪力沿结构高度的分布;振型参与质量是基于... 详细信息

针对《建筑抗震设计规范》中高层建筑结构抗震设计时振型数目选取规定不明确的问题,研究了高层建筑结构抗震计算中诸多影响因素与振型选取的关系。经过动力学分析,认为不同的高振型会影响基底剪力沿结构高度的分布;振型参与质量是基于基底剪力等效得到的反映各阶振型对基底剪力贡献大小的参数;高层建筑抗震计算的振型数目选取与振型参与质量有关。研究结果表明:高层建筑结构抗震设计中高振型的影响不容忽视,在底部剪力和顶端位移误差小于5%的情况下,累计质量参与系数应大于90%;对于不规则结构,动力荷载参与系数应大于95%。

关键词：结构工程高层建筑结构抗震设计质量参与系数振型选取

基于频率最大化目标的六杆四面体网壳截面尺寸优化研究

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空间结构 2019年第4期25卷 3-8,17页

作者：周一一夏聪白光波陈联盟常州工学院土木建筑工程学院江苏常州213000 北京市建筑设计研究院北京100045 温州大学建筑与土木工程学院浙江温州325035

随着计算机技术的发展,基于有限元优化的拓扑优化算法在工程设计领域得到广泛应用,以提高结构性能和节约材料.在空间结构领域,目前还并未形成系统性的结构优化策略,主要还是依靠工程师的工作经验来进行优化设计.董石麟教授等提出的六杆... 详细信息

随着计算机技术的发展,基于有限元优化的拓扑优化算法在工程设计领域得到广泛应用,以提高结构性能和节约材料.在空间结构领域,目前还并未形成系统性的结构优化策略,主要还是依靠工程师的工作经验来进行优化设计.董石麟教授等提出的六杆四面体网壳是一种由相似的四面体模块组成的空间结构,具有重复性和装配性等特点.本文以六杆四面体网壳为分析对象,进行了结构频率最大化的优化设计.根据挑选出的质量参与系数总和超过90%的7阶模态,建立优化函数最大化这7阶模态的频率,以此提高整个结构的动力学性能.优化结果表明,在结构整体减重18.31%的前提下,各阶频率增加了20%到30%,起到了良好的效果.

关键词：网壳结构六杆四面体质量参与系数频率优化

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六杆四面体柱面网壳的截面尺寸优化研究

工业建筑 2019年第3期49卷 148-152,85页

作者：周一一夏聪沈炜陈联盟常州大学环境与安全工程学院江苏常州213100 常州工学院土木建筑工程学院江苏常州213000 谢亿民工程科技(常州)有限公司江苏常州213000 温州大学建筑与土木工程学院浙江温州327000

对于重复性模块组成的空间结构,参数化的几何堆叠仅解决其构形,传统力学分析也无法解决其力学性能优化问题,主要还是依靠工程师的工作经验来进行优化设计。董石麟教授提出的六杆四面体柱面网壳是一种由相似的四面体模块组成的空间结构,... 详细信息

对于重复性模块组成的空间结构,参数化的几何堆叠仅解决其构形,传统力学分析也无法解决其力学性能优化问题,主要还是依靠工程师的工作经验来进行优化设计。董石麟教授提出的六杆四面体柱面网壳是一种由相似的四面体模块组成的空间结构,具有线性重复性特点。针对六杆四面体柱面网壳进行截面尺寸优化研究,以关键阶频率最大化为主要策略,结合折衷规划法和质量参与系数确立目标函数,实现1、9、13、54、56、80这六阶频率最大化。优化结果表明:在结构整体减重9. 92%的前提下,结构刚度提高了约12. 25%,各阶频率都有显著增加,起到了良好的优化效果。并验证了线性重复性空间结构截面尺寸优化的可行性。

关键词：六杆四面体柱面网壳质量参与系数频率最大化