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被动抗震控制结构随机响应分析、地震作用取值和优化设计的复模态法

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被动抗震控制结构随机响应分析、地震作用取值和优化设计的复模态...

作者：贺辉广西大学

学位级别：硕士

目前，带TMD子结构、FVD（液态粘滞阻尼器）及隔震层等被动控制结构的建筑在工程实践中应用越来越多，它所带来的减震效果和经济效益为人们所接受。由于该类结构在动荷载（地震、风荷载）作用下运动方程的质量、刚度矩阵是非对称，阻尼... 详细信息

目前，带TMD子结构、FVD（液态粘滞阻尼器）及隔震层等被动控制结构的建筑在工程实践中应用越来越多，它所带来的减震效果和经济效益为人们所接受。由于该类结构在动荷载（地震、风荷载）作用下运动方程的质量、刚度矩阵是非对称，阻尼矩阵非经典，故用传统的实模态分析方法不能使方程解耦，因此本文采用复模态法分析该类结构的随机地震响应、地震作用取值及其优化设计。内容如下： 1、用复模态法分析了带水平加强层及TMD子结构的建筑结构、桥梁隔震结构和带Maxwell阻尼器的结构基于Kanai-Tajimi谱的随机地震响应;对于桥梁隔震结构非线性分析，本文根据非线性随机振动理论对运动方程进行等效线性化，用复模态法获得等效线性方程的解析解。 2、针对国内外学者主要研究非经典、小阻尼结构基于反应谱的地震作用取值，本文运用复模态法，将前述方法拓展到质量和刚度矩阵非对称、非经典大阻尼结构，建立广义非经典结构基于规范设计谱的地震作用取值方法，并将理论成果应用于隔震结构、带TMD子结构体系。 3、在给定TMD子结构位移响应限值和隔震装置参数取值范围的动力可靠度约束的条件下，利用主体结构响应方差取极小值的条件，使控制装置的参数最优化，主体结构达到最优抗震设计。用复模态法分析线性与非线性隔震桥梁结构和带TMD子结构的建筑基于动力可靠度约束的优化设计。

关键词：水平加强层调谐质量阻尼器 Maxwell阻尼器隔震桥梁结构随机地震响应分析地震作用取值动力可靠性优化设计复模态法

基础隔震和加层减震结构地震响应分析与地震作用取值

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基础隔震和加层减震结构地震响应分析与地震作用取值

作者：陈俊忠广西大学

学位级别：硕士

随着基础隔震结构、“加层减震”（TMD减震）结构正逐步应用于工程实际，以及在某些时候要考虑土与结构的相互作用，将会有越来越多的非经典结构出现，由于传统的实模态分析方法（振型分解法）不能使动力方程解耦，故本文运用复模态分... 详细信息

随着基础隔震结构、“加层减震”（TMD减震）结构正逐步应用于工程实际，以及在某些时候要考虑土与结构的相互作用，将会有越来越多的非经典结构出现，由于传统的实模态分析方法（振型分解法）不能使动力方程解耦，故本文运用复模态分析方法研究了上述结构随机地震响应分析方法和地震作用取值方法。主要内容如下： 1、对于具有任意非对称质量和刚度矩阵、非经典阻尼矩阵的两个自由度二阶动力体系，运用复模态分析方法，得出了结构在三种改进的Kanai-Tajimi模型激励下随机地震响应的解析解。运用同样的方法，也求解了剪切型多高层结构的随机地震响应。 2、对于剪切型基础隔震结构和“加层减震”（TMD减震）结构，以及考虑土与结构相互作用体系，运用复模态分析的方法，得到了结构在三种改进的Kanai-Tajimi模型激励下的随机地震响应的解析解。 3、对非经典结构基于设计反应谱的地震作用取值方法进行了研究，初步建立了基础隔震和“加层减震”（TMD减震）结构地震作用取值的复模态法。

关键词：基础隔震结构 “加层减震”结构调谐质量阻尼器土与结构的相互作用复模态分析随机地震响应分析

结构-地基体系的非比例阻尼影响及随机地震响应分析

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世界地震工程 2002年第3期18卷 174-178页

作者：李静陈健云李昕大连理工大学土木建筑学院辽宁大连116024

针对结构一地基体系随机地震响应分析中存在的非比例阻尼耦合问题,采用不同非比例阻尼判断准则研究了结构-地基体系在不同刚度比、不同阻尼比下结构与地基间的阻尼耦合及体系不同振型间的阻尼耦合问题,推导了用于结构-地基非比例阻尼系... 详细信息

针对结构一地基体系随机地震响应分析中存在的非比例阻尼耦合问题,采用不同非比例阻尼判断准则研究了结构-地基体系在不同刚度比、不同阻尼比下结构与地基间的阻尼耦合及体系不同振型间的阻尼耦合问题,推导了用于结构-地基非比例阻尼系统随机分析的小参数随机摄动分析公式,并用于地下大型有衬砌洞室的随机地震响应分析中。

关键词：结构-地基体系随机地震响应分析相互作用非比例阻尼摄动法结构地基

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附加粘滞阻尼器结构的随机地震响应谱分析

应用力学学报 2021年第4期38卷 1670-1675页

作者：孔其董进博西安建筑科技大学土木工程学院西安710000

粘滞阻尼器在结构振动控制中应用广泛。附加粘滞阻尼器结构的随机地震响应分析中,存在的主要问题是此类结构的阻尼和刚度都是非线性的,通用的响应谱分析方法不再适用。为简化分析过程,采用等价线性化法,利用与弹性响应谱相一致的功率谱... 详细信息

粘滞阻尼器在结构振动控制中应用广泛。附加粘滞阻尼器结构的随机地震响应分析中,存在的主要问题是此类结构的阻尼和刚度都是非线性的,通用的响应谱分析方法不再适用。为简化分析过程,采用等价线性化法,利用与弹性响应谱相一致的功率谱密度函数的概念以及结构峰值响应求解的方法,从而获得Clough-Penzien地震谱激励下单自由度结构的位移响应谱。在此基础上,讨论结构周期、阻尼器参数以及场地条件对结构地震响应计算结果的影响,将分析结果与蒙特卡洛模拟得到的结果进行对比,验证了该分析方法的准确性和适用性。

关键词：粘滞阻尼器等价线性化随机地震响应分析蒙特卡洛模拟

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大跨度多塔斜拉桥主梁随机地震可靠性分析

大跨度多塔斜拉桥主梁随机地震可靠性分析

作者：周伟平西南交通大学

学位级别：硕士

建成的大跨度多塔斜拉桥在交通系统中具有重要的地位,其具有长大的跨越规模和复杂的结构体系,因而对其进行科学合理的抗震设计和分析,是当前的一个重要课题。作为抗震理论的重要组成部分,地震可靠性分析理论已经取得了长足进步,但是对... 详细信息

建成的大跨度多塔斜拉桥在交通系统中具有重要的地位,其具有长大的跨越规模和复杂的结构体系,因而对其进行科学合理的抗震设计和分析,是当前的一个重要课题。作为抗震理论的重要组成部分,地震可靠性分析理论已经取得了长足进步,但是对于大跨度多塔斜拉桥的随机地震可靠性分析方面还研究较少。论文以已建成的嘉绍跨江大桥作为研究对象,考虑地震激励和主梁结构参数两方面的随机性,建立其可靠性分析方法,从而得到主梁的随机地震可靠性指标,并进行评价分析。论文的主要内容为：1、系统梳理了结构随机地震可靠性分析方法,包括随机振动理论和多随机的可靠性分析方法两部分。前者包括地震动输入问题、地震动空间效应处理模型、随机地震响应功率谱方法,后者包括随机地震可靠性分析原理和结构可靠性分析理论两部分。2、通过建立嘉绍大桥的有限元模型,并分析其动力特性,了解其振型分布特征,并进一步对嘉绍大桥的刚度特性作出判断。选定主梁弹性模量、泊松比和质量来分析其对桥梁动力特性的影响程度,计算结果表明三者都是桥梁动力特性的敏感因素,其中弹性模量和主梁质量的影响更为敏感。3、采用随机振动方法求解嘉绍大桥在随机地震作用下的响应,比较了胡聿贤谱模型、欧进萍谱模型和杜修力谱模型下的响应影响,一维一致激励与三维一致激励下响应结果比较,以及考虑地震动的行波效应和相干效应对响应结果的影响。4、基于现行桥梁抗震设计规范和首次超越机制建立起相应的功能函数和极限状态,并采用响应面方法,在不同样本点处进行随机振动分析以求得响应结果,拟合出主梁结构的功能函数显式表达,最后用经典的矩方法分析其可靠性。结果表明主梁在随机地震荷载作用下,结构参数随机性对可靠性指标有较大的影响;嘉绍大桥主梁在随机地震荷载作用下,其可靠度指标满足规范规定的结构目标可靠度要求,结果说明嘉绍大桥主梁在设计地震作用下具有足够的安全性。

关键词：大跨度多塔斜拉桥随机地震响应分析行波效应相干效应地震可靠性分析结构参数随机性

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门式起重机随机地震响应及可靠度分析

门式起重机随机地震响应及可靠度分析

作者：焦美西南交通大学

学位级别：硕士

门式起重机由于吊运货物方便、结构稳定等优点,是起重运输机械中最为常见、用途最为广泛的大型设备。我国是多地震国家,强震发生时由于起重机倒塌事故造成的破坏和损失不容忽视。目前我国对起重机的结构抗震设计仍停留在静力分析阶段,... 详细信息

门式起重机由于吊运货物方便、结构稳定等优点,是起重运输机械中最为常见、用途最为广泛的大型设备。我国是多地震国家,强震发生时由于起重机倒塌事故造成的破坏和损失不容忽视。目前我国对起重机的结构抗震设计仍停留在静力分析阶段,现行的《起重机设计手册》将地震载荷简化为等效的集中静载荷。但由于地震动发生及地震动载荷的随机特性,为保证门式起重机结构的抗震安全性,对其进行随机地震响应及动力可靠度分析是十分必要的。本文主要的研究工作如下(后文门式起重机简称为“门机”)：1.利用ANSYS对门机进行结构基础静力学分析。创建某大跨度门机有限元模型,根据《起重机设计规范》的要求分别在刚度工况、强度工况、地震工况对门机结构进行校核。2.利用ANSYS对门机进行模态分析和多维一致地震反应谱分析。通过模态分析得到门机前10阶自振频率、振型及在各自由度上的模态参与系数。建立门机结构体系地震反应谱分析动力学方程,分别在五种输入工况下对门机结构进行反应谱分析并编写相应的APDL命令流。分别选取柔性支腿和主梁的节点来对比不同输入工况下门机结构的应力、位移反应结果。3.介绍门机结构随机地震反应分析理论及几种随机地震动模型。根据概率论及随机振动理论,推导门机结构体系在多维平稳随机地震激励下的动力学方程并求解。4.利用ANSYS对门机进行多维多点随机地震响应分析。采用杜修力-陈厚群随机地震模型并选取合适的参数,分别在五种输入工况下对门机结构进行随机地震响应分析并编写相应的APDL命令流。分别选取柔性支腿的和主梁的节点来对比不同输入工况下门机结构的应力、位移反应结果,最后分别对比门机地震反应谱分析和随机地震响应分析得到的应力、位移结果。5.门机随机地震动力可靠度分析。基于首次超越破坏理论及交差过程泊松假设,推导门机随机动力可靠度计算公式。根据门机随机地震响应分析结果,分别选取五种不同输入工况下主梁跨中Y向位移反应均方值最大的节点为控制点,借用MATLAB实现门机结构抗震动力可靠度的计算。本文的研究成果可为门机随机地震响应分析提供参考,同时也可为门机结构的抗震可靠度设计提供一定的理论指导。

关键词：门式起重机随机地震响应分析多维多点动力可靠度首超破坏反应谱分析

隔震、主从及带钢塔楼结构随机地震响应、优化及地震作用取值分析

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隔震、主从及带钢塔楼结构随机地震响应、优化及地震作用取值分析

作者：朱倍权广西大学

学位级别：硕士

目前,高楼顶层带钢塔楼、主从及基础隔震结构的建筑因其特殊的用途而在工程实践中的应用越来越广泛。由于该类结构在动荷载(地震、风荷载)作用下运动方程的质量、刚度矩阵是非对称和阻尼矩阵是非经典,传统的实模态分析方法已经不能使方... 详细信息

目前,高楼顶层带钢塔楼、主从及基础隔震结构的建筑因其特殊的用途而在工程实践中的应用越来越广泛。由于该类结构在动荷载(地震、风荷载)作用下运动方程的质量、刚度矩阵是非对称和阻尼矩阵是非经典,传统的实模态分析方法已经不能使方程解耦,因此本文采用复模态法分析这些结构的随机地震响应、优化设计及地震作用取值。主要内容有: 1、运用复模态法方法分析了基础隔震结构、高层楼顶带钢塔楼结构及带粘弹性阻尼器的主从结构基于Kanai-Tajimi谱的随机地震响应;2、在给定子结构位移响应限值和装置参数取值范围的动力可靠度约束的条件下,在求得的结构响应解析表达式的基础上使主体结构响应方差取极小值作为目标函数,运用复形法分析得到基础隔震结构和高层楼顶带钢塔楼结构基于动力可靠度约束的优化设计参数。 3、运用复模态方法建立具有非对称质量和刚度矩阵、非对称非经典阻尼矩阵结构基于规范设计谱的地震作用取值方法,并将理论成果应用于基础隔震结构、高楼顶带钢塔楼结构及带粘弹性阻尼器的主从结构。

关键词：基础隔震结构粘弹性阻尼器主从结构地震作用取值随机地震响应分析动力可靠度优化设计复模态法

基础隔震与加层减震结构随机响应、优化设计及等效地震作用取值的复模态法

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基础隔震与加层减震结构随机响应、优化设计及等效地震作用取值的...

作者：丁晓华广西大学

学位级别：硕士

目前，基础隔震结构、加层减震（TMD减震）结构正逐步应用于工程实际，以及在某些时候要考虑土与结构的相互作用，由于这些结构体系在动力荷载（如地震、风）作用下动力方程中的阻尼矩阵为非经典情形，甚至质量和刚度矩阵是非对称的，... 详细信息

目前，基础隔震结构、加层减震（TMD减震）结构正逐步应用于工程实际，以及在某些时候要考虑土与结构的相互作用，由于这些结构体系在动力荷载（如地震、风）作用下动力方程中的阻尼矩阵为非经典情形，甚至质量和刚度矩阵是非对称的，传统的实模态分析方法（振型分解法）不能使动力方程解耦，因此本文运用复模态分析方法分析了上述结构随机响应、优化设计和等效地震作用取值。主要内容如下： 1、本文运用复模态分析方法分析了基础隔震结构和加层减震（TMD减震）结构基于Clough-Penzien谱随机地震模型的随机响应，以及上述两种结构与结构地基相互作用体系基于非平稳随机激励下的随机响应;对于加层减震结构，本文据非线性随机振动理论对运动方程进行等效线性化，用复摸态法获得了等效线性方程的解析解。 2．在给定隔震装置参数取值范围约束和给定加层子结构位移响应不超过某一设计限值的动力可靠度约束的条件下，通过主体结构响应方差取极小值条件，直接确定控制装置的待定优化参数，实现主体结构的最优抗震设计，建立线性与非线隔震结构和加层减震结构基于动力可靠度约束的抗震优化控制设计的复模态法。 3、在国内外仅研究非经典小阻尼对称结构基于反应谱的地震作用取值方法的基础上，应用复模态理论，将非经典小阻尼结构基于反应谱的地震作用取值方法拓展到非对称质量、非对称刚度、非经典大阻尼结构的一般情况，初步建立了广义的非经典结构基于反应谱的地震作用取值方法，并将理论成果应用于基础隔震体系和加层减震（TMD减震）结构体系。

关键词：基础隔震结构加层减震结构调谐质量阻尼器复模态分析随机地震响应分析动力可靠性优化设计地震作用取值

基础隔震与加层减震结构抗震控制优化设计和试验研究

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基础隔震与加层减震结构抗震控制优化设计和试验研究

作者：黄天立湖南大学

学位级别：硕士

目前，基础隔震结构、“加层减震”（TMD减震）结构正逐步应用于工程实际，由于这两种结构在动力荷载（如地震、风）作用下动力方程中的阻尼矩阵为非经典情形，传统的实模态分析方法（振型分解法）不能使动力方程解耦，因此本文运用复... 详细信息

目前，基础隔震结构、“加层减震”（TMD减震）结构正逐步应用于工程实际，由于这两种结构在动力荷载（如地震、风）作用下动力方程中的阻尼矩阵为非经典情形，传统的实模态分析方法（振型分解法）不能使动力方程解耦，因此本文运用复模态分析方法求得了结构在平稳和非平稳随机地震激励下结构随机地震响应的解析表达式，在此基础上进行了基础隔震和TMD减震装置参数的优化分析。对所提出的优化的TMD减震装置参数进行了一个大比例模型的模拟地震振动台试验研究，通过对试验结果的分析验证了理论的正确性。主要内容如下： 1、对于具有任意非对称质量和刚度矩阵、非经典阻尼矩阵的两自由度二阶动力体系，运用复模态分析方法，得出了该体系在平稳与非平稳随机地震激励下的动力响应及动力可靠度统一解析表达式。 2、对于在地震作用下的剪切型基础隔震结构和“加层减震”（TMD减震）结构，隔震层上部结构和“加层减震”（TMD减震）结构中的主体结构的反应以第一振型反应为主，因此，仅考虑其第一振型响应，同时附加结构自身所带隔震或减震控制装置，整个系统就成为一个具有任意非对称质量和刚度矩阵、非经典阻尼矩阵的两自由度二阶动力体系。运用该体系复模态分析的统一方法，得到了结构响应及动力可靠度的解析表达式。 3、在基础隔震结构、“加层减震”（TMD减震）结构随机地震响应解析表达式的基础上，以结构在有、无隔震或TMD减震装置情况下的隔震或减震效果指标（结构位移响应标准差之比）为优化目标函数，对隔震和TMD减震装置的参数取值进行了优化，得出了可应用于工程实际的优化设计方法和一些有用的数据，可应用于指导工程设计。 4、针对理论分析提出的TMD装置参数的优化取值，进行了TMD减震结构模型在EL Centro地震波和由三角级数模拟法模拟的人工地震波（RGB）作用下的模拟地震振动台试验，试验结果验证了理论的正确性。 5、提出了以结构最大位移响应的期望值为目标函数，以控制装置反应的动力可靠度为约束条件，运用罚函数法优化求解基础隔震与“加层减震”（TMD减震）结构中隔震装置和减震装置参数的优选方法。

关键词：基础隔震结构 “加层减震”结构调谐质量阻尼器复模态分析随机地震响应分析动力可靠性大型振动台模型试验