虚拟激励法与圆拱屋盖结构的风致响应分析

虚拟激励法自发表以来就引起了学术界和工程界的较大关注。本文给出了比虚拟激励法更为实用的矩阵运算法的推导过程,它所获得的公式和参数都与广义刚度、广义力等概念挂钩,非常便于实验测量和计算分析,而且物理概念清晰,最后将该法运用到圆拱屋盖结构的风致响应计算中,其估算结果比传统SRSS方法更为合理。     

考虑多种耦合效应的多维多点反应谱研究

准确计算结构在非一致性地震输入下的响应,需要考虑地震动的特性,如多维及空间相关性等;也需考虑结构响应的复杂性,如需要将地震动响应分解为动力响应及拟静力响应等。以上因素非独立,具有耦合性。为此,根据选定的地震动功率谱模型,利用虚拟激励法,推导了基于位移谱的多点多维反应谱公式,该公式可以同时考虑多种耦合效应,包括多维(含方向交叉向)、多点(含行波效应和相干性效应)地震动及动力与拟静力的耦合等多种因素。为了便于在实际工程中应用,公式根据GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》中的加速度谱选定了对应位移谱,且公式中的参数也与之相对应。同时,采用反应谱法对一个单层网壳结构在多维多点地震动输入下的反应特性进行了分析,结果表明动静耦合的影响随着视波速的增加而减小,考虑部分相干性效应的柱底面内弯矩最大值比完全相干条件下增加了10%~20%。     

多维地震作用下网壳结构的随机分析方法

本对网壳结构在多维地震作用下的随机地震反应分析方法进行了研究，将大连理工大学林家浩教授提出的“虚拟激励法”进一步推广应用到结构多维地震作用领域，给出了虚拟激励多维随机振动分析方法，对多维地震动的随机模型及相关性进行了探讨，在此基础上，对一双层球面网壳在多维地震作用下的随机响应进行了分析，给出了主要结论。     

留数定理在多维多点反应谱法耦合系数求解中的应用

为解决目前多维多点反应谱法研究中耦合系数积分求解繁琐的问题,基于留数定理提出了一种高效的解析求解方法。该解析求解公式不仅可以考虑行波效应,还可以同时考虑动力与拟静力的耦合、相干效应和方向交叉项等多种耦合效应。将考虑多种效应的耦合系数求解公式转化为解析的形式,不仅其计算结果等价,而且计算效率是积分法的100倍以上,进一步凸显了在多维多点求解问题中反应谱法相较于时程分析法的应用优势,并且使多维多点反应谱法应用于现行结构设计软件变为了可能。基于现行规范的模型假设,提出两种简化算法,使效率优势得到进一步提高。利用多维多点反应谱法,对某高铁站房的工程实例进行计算,并同时程分析法的结果进行对比。两种方法所得结果基本吻合,验证了反应谱法的合理性,且多维多点反应谱法的求解效率远高于多维多点时程分析法的。     

单点和多点荷载输入的虚拟激励法实用求解模式

在实际工程中采用虚拟激励法（pseudo excitation method,PEM）往往需要编写复杂计算程序,为方便工程应用,建立了一种对应单点和多点荷载输入的虚拟激励法实用求解模式。考虑地震作用、风荷载等多种随机荷载,提取单点和多点荷载输入下计算结构虚拟响应的实用求解模式,并利用常规有限元分析软件的谐振稳态分析完成PEM核心计算,最后通过线性组合重新构建结构虚拟响应和功率谱密度函数的求解公式,从而在常规有限元分析软件中实现了PEM算法。由于采用建议方法可将PEM算法的核心计算交由有限元分析软件完成,在保持PEM高效准确计算优势的前提下显著提高了工作效率,避免了编写复杂计算程序,方便实际工程应用。通过两个典型数值算例验证了建议方法的正确性与有效性,并且指出其对于多种荷载工况的计算效率具有一定优势。     

基于本征-虚拟激励法的大跨钢结构风振响应分析

风荷载在复杂钢结构的整体提升施工过程中起到控制作用,而提升状态下的结构力学性能与其他阶段完全不同,建立精确的数值模型与分析方法对合理确定提升状态下的结构风振响应非常必要.本文建立了整体结构提升状态下的数值模型,利用非线性弹簧单元模拟拉索对提升区的水平约束作用,并对其进行模态分析,结果显示该模型与实际结构的力学性能相吻合.将本征正交分解法与虚拟激励法相结合,提出了本征-虚拟激励法.对风速互功率谱进行正交分解,得到可代表随机脉动风场的特征荷载向量;通过对有限元软件ANSYS进行二次开发,将其用于实际工程的提升状态风振响应分析.将计算结果与虚拟激励法进行对比分析,结果表明,该方法在大大减少计算代价的同时,计算结果与虚拟激励法完全相符.     

高层建筑风振计算的虚拟激励法

对传统的虚拟激励方法进行改进,以某高层建筑为工程背景,以风洞试验数据为基础,进行高层建筑风振响应计算,并与模态叠加法的计算结果进行比较分析,结果表明改进的虚拟激励法应用于高层建筑的风振分析,计算精度满足要求。     

平稳非高斯激励下线性结构响应统计量的#br# 高阶虚拟激励法#br#

相比于经典随机振动理论的日益成熟,尤其是虚拟激励法的提出所引起的效率提升,非高斯激励下的结构随机振动分析仍具有相当大的挑战性。为此,文章针对平稳非高斯激励下线性结构响应的高阶统计量展开研究,力图发展切实可行的高效分析方法。首先,基于振型叠加法,推导多自由度线性结构响应的高阶矩的解析表达式,并经由Fourier变换获得高阶矩谱的解答,即完全高次组合方法。其次,借鉴常规虚拟激励法的思路,提出适用于高阶矩谱分析的高阶虚拟激励法,而传统的虚拟激励法则是建议方法的一个特例。对比分析可以发现：高阶虚拟激励法不仅具有计算方案选择上的多样性,在计算效率方面更具有显著的优势。     

拉应力状态下混凝土构件的角部二维碳化研究

在前人多维碳化测试试验的基础上,通过分析混凝土碳化规律,得出混凝土边角部位的二维碳化区存在交互作用且角部区域碳化深度远大于其他部位的结论。并对传统的《混凝土结构耐久性评定标准》中给定的碳化深度公式进行修正。建立了处于应力状态下的混凝土一、二维碳化深度计算公式。通过分析结果与规范值的对比论证,发现笔者建议的多维碳化深度公式计算结果与试验实测值更加吻合。而且具有计算简便,实用性强的特点。可为计算实际混凝土构件多维碳化深度提供一定的参考。     

虚拟随机激励法及其应用研究

简述了常用的地震验算方法,通过对虚拟随机激励法的介绍,建立了动力计算模型,并对斜靠式拱桥随机振动进行了分析,指出虚拟激励法求解结构动力响应,概念明确,方法简单。     

虚拟激励法在隔振结构工程设计中的应用

随机振动理论是分析和研究地震作用最为有效的方法,但由于其计算方法复杂低效,而未被实际工程设计所采用。虚拟激励法很好地解决了这个问题,为功率谱法在工程设计中的应用开辟了广阔的前景。采用虚拟激励法对某层间隔震结构进行了抗震验算,并与时程分析法的计算结果进行了比较,得到了一致的结果。证明了计算方法的有效性,并为其他类似工程的抗震设计和分析提供了借鉴和帮助。     

弦支穹顶结构多维多点地震响应分析

本文研究了弦支穹顶结构在多维多点地震动激励下的响应情况,对40m、80m和120m跨度的弦支穹顶结构进行时程分析,列出了结构在不同视波速下三向及单向输入地震波行波激励下的地震响应,并与一致激励下的地震响应进行了对比分析。结果表明,考虑结构多维多点地震响应分析时,杆件内力随视波速的增大而减小,越来越接近一致激励下的杆件应力;且对弦支穹顶结构不同位置的杆件的内力值影响有所不同,相比单维多点输入,结构在多维多点地震动激励下的响应要大得多。因而,对于大跨度弦支穹顶结构,在计算地震响应时,必须考虑多维多点的影响,而且应对可能出现的地面视波速进行全面分析。     

利用多点多维地震反应谱法对大跨支承结构响应的研究

大跨结构的地震动反应需要考虑多点输入下的行波效应。本文用反应谱的方法,详细研究了多点多维地震动的影响。文中给出了相关公式的推导,公式中除考虑多点多维地震动外,还同时考虑了动力反应与拟静力反应的耦合。针对一个大跨结构算例,计算了在不同地面视波速下,其在各个方向激励下产生的柱底动力弯矩和拟静力弯矩值,并将结果与一致输入反应谱法的情况作比较。根据不同工况下的柱底总弯矩分布,本文重点分析了视波速、是否考虑多维度和是否考虑动静耦合项这三个因素对结构反应的影响大小。     

大跨空间网格结构在多维多点输入下的简化计算方法

在对多维输入和一维输入进行比较分析的基础上,建立了多维多点输入下计算杆件内力的简化公式,通过计算多维一致输入、一维一致输入和一维多点输入下的杆件内力,可由简化方法得到多维多点输入下的杆件内力,将模拟地震波的时间缩短了一半.分析表明,采用简化公式使计算过程简单易行,节省计算时间,并可获得满意的计算精度.     

基于虚拟激励法的大跨度桥梁位移多目标等效静力风荷载

等效静力风荷载是连接结构工程师与风工程师之间的纽带,在工程实践中起着非常重要的作用。以大跨度桥梁的抖振位移响应为等效目标,对其多目标等效静力风荷载进行了研究。首先,将准确高效的虚拟激励法引入等效静力风荷载的计算;然后,利用荷载-响应之间的关系,将大跨度桥梁抖振位移多目标等效静力风荷载表达为虚拟激励的形式,实现了基于虚拟激励法的大跨度桥梁抖振位移多目标等效静力风荷载计算,并赋予其明确的物理意义;最后,以东海大桥主航道桥为例,验证了该方法的正确性。     

多维多点输入下大跨空间网格结构的可靠度分析

本文同时考虑地震动两个水平向和一个竖直向共三个平动分量,并考虑了地震动场的空间相关性,在虚拟激励反应谱法的基础上,对大跨空间网格结构进行了多维多点输入和多维一致输入下的抗震可靠度分析。考查了两种输入方法下危险杆件在结构分布、数量等方面的差异以及危险杆件随结构跨度、视波速的变化关系。     

虚拟激励法在结构地震频域分析中的应用

应用虚拟激励法计算了结构在地震激励下的动反应谱密度,将复杂的随机振动频域分析简单化,推导了结构在非正交阻尼情况下的频响函数,指出该方法计算量小,能够准确、高效地算出结构的动响应的谱密度函数。     

浅谈随机振动抗震理论演变

笔者对随机振动抗震理论进行了分析,随机振动理论上是精确的方法,其计算结果自动包含了模态之间的耦合效应。一直以来,对结构抗震随机振动分析方法的研究主要集中在地震动随机过程的模拟、高效精确的计算方法和分析结果应用等方面。在此基础上提出了随机振动虚拟激励法,随机振动虚拟激励法的实质是将平稳随机振动分析转化为简谐振动分析,将非平稳随机振动分析转化为确定性的时间历程分析。     

建筑物中多点支撑管道系统地震反应谱计算方法

为了保证建筑物功能完好、减小经济损失和方便灾后救援,有必要对地震激励下建筑物中管道系统的抗震性能进行准确评估和合理设计。开展了建筑物中管道系统地震响应计算方法的研究工作,基于虚拟激励法对管道系统地震响应表达式进行了理论推导,继而指出前人所提方法存在显著缺陷：其无法计算管道系统支撑附近自由度的相对位移,为弥补此缺陷,修正相应理论基础,推导了基于地面反应谱的管道系统地震响应计算的统一表达式,并采用地震白噪声假定给出了简化公式。通过数值算例验证了方法的有效性,并阐述了其实际应用范围。     

大跨网壳结构非一致激励竖向地震响应分析

考虑大跨结构的地震响应随地震动空间变化的特性,研究非一致激励下大跨结构的运动方程,运用虚拟激励法的原理对非一致激励下的大跨网壳结构的地震响应进行分析,在ANSYS软件中将非一致激励考虑为静力计算和谐响应计算。通过对平面直径为80 m的单层球面网壳结构的算例分析,得到了竖向地震作用下网壳结构的地震响应变化规律,并与一致激...