密肋壁板结构宏观模型及非线性时程反应分析

采用SAP程序中的Link单元进行了密肋壁板结构非线性时程反应分析。推导了Link单元的刚度矩阵,确定了相对转动中心高度。并结合钢筋混凝土柱轴向恢复力模型和密肋复合墙体水平抗侧恢复力模型,给出了Link单元竖向和水平连接弹簧非线性力-位移关系的计算公式。采用Link单元建立了密肋壁板结构宏观有限元分析模型,并对1/10比例振动台模型试验进行了非线性时程反应分析。结果表明:计算结果与试验结果吻合良好,这说明采用Link单元可以较好的模拟密肋壁板结构的动力非线性行为。     

非弹性反应谱计算的一个改进算法

本文就非弹性地震反应谱的计算问题（运动方程的形式，谱参量的选取，方程解算中恢复力模型上拐折点的处理和时间积分方法），给出了几点理论考虑，介绍了一个改进的算法。这一算法具有精度好和效率高的优点，这对做好结构抗震设计和其它地震工程问题中需要处理大量强震动数据的分析研究工作是有利的。文中还就双线型恢复力模型具体计算了2个例子（一个为屈服强化情形，另一个为理想弹塑性情形）。最后联系计算工作和计算结果，对非弹性反应谱计算中的其它有关事项做了补充讨论和说明。     

结构-地基动力相互作用时域数值计算模型研究

完全在时域数值分析范畴内，本文对结构一地基动力相互作用系统运动方程进行了深入推导，给出了统一的基本表达形式，简化可获得目前应用的各类主要时域模型。其中，基于结构一地基交界面的位移协调条件及作用力与反作用力平衡方程，推导了动力相互作用分析子结构法模式的时域基本方程。从结构的一般动力平衡方程出发，推导了相互作用直接法模式的基本平衡方程，并基于有限元模型对两类模式间的等价性条件进行了理论验证。     

钢筋混凝土预应力横缝摩擦剪力墙多层结构地震反应的计算方法

预应力横缝摩擦剪力墙是一种新的有效的抗震结构型式。 本文以试验结果为依据,对设有预应力横缝摩擦剪力墙的层间结构,提出采用多段折线型恢复力模型,并给出了有关参数的计算公式。在此基础上建立了这种新型结构地震反应的计算方法。 文中附有算例。计算结果表明,摩擦缝的滑动能明显地消减地震荷载。借助框架柱的变形能力可大大地耗散地震能量。     

新型装配式抗震墙体恢复力模型研究

本文通过对6榀1/2比例新型装配式抗震墙体的低周反复加载试验,分析了基于不同布筋方式、竖向连接方式、水平连接方式等关键参数对各试件骨架曲线与滞回性能的影响。根据试验结果,建立统一的无量纲化骨架曲线,采用试验数据回归及理论推导相结合的方法,提出了新型装配式抗震墙体考虑刚度退化的四线型骨架曲线模型,并给出了各特征点及各阶段刚度的计算公式;通过对6榀试件各滞回环卸载刚度的回归分析,建立了墙体在不同阶段的卸载刚度计算公式,并据此给出了适用于新型装配式抗震墙体的滞回规则。试验研究及计算分析表明:本文所建议的恢复力模型与试验结果吻合较好,并能较好反映各试件滞回曲线中的"捏拢"现象,可用于新型装配式抗震墙结构体系的弹塑性地震反应分析。     

多层住宅新型复合结构的固有频率计算分析

对所提出的多层住宅新型复合结构体系进行了动力性能分析。在满足静力荷载作用下承载力要求的基础上,根据结构动力学原理,推导了该结构体系的动力特征方程,分析了,复合结构体系的支撑截面和层数变化对动力特征的影响,计算显示,增加支撑对提高结构的频率即抗侧刚度有明显作用,且随支撑截面尺寸增大,固有频率单调增加。增加结构的层数固有频率减小,变化规律趋于收敛。根据动力特征方程计算的结构固有频率值,拟合了频率曲线,并推出了综合考虑支撑截面及结构层数影响的频率计算公式,和理论计算结果符合较好。     

新型型钢-混凝土组合柱恢复力模型研究

提出一种新型型钢-混凝土组合柱,并对其进行数值模拟分析,研究翼缘厚度、钢管径厚比、轴压比、混凝土强度等参数对该组合柱抗震性能的影响。将新型型钢-混凝土组合柱截面进行合理简化,基于平截面假定建立组合柱正截面承载力计算公式,通过对比试验与模拟数据,发现公式计算结果具有较高精度。进一步提出组合柱截面屈服点、峰值点、破坏点、加载刚度、卸载刚度等特征参数的计算方法,确定恢复力模型的滞回规则,最终建立基于退化三线型模型的新型型钢-混凝土组合柱恢复力模型。将公式计算得到的滞回曲线与试验得到的滞回曲线进行对比,发现二者吻合较好。     

极低屈服点软钢阻尼器恢复力模型的研究

本文通过试验和理论分析探讨极低屈服点软钢阻尼器的恢复力特性。随着塑性变形的发展将恢复力模型中的骨架曲线进行平移,其卸载曲线用Ramberg—Osgood函数来描述,由此得到的恢复力模型定义为骨架平移模型,将其应用于描述极低屈服点软钢阻尼器的恢复力特性、为了验证该馍型的有效性并确定合理的参数,对安装极低屈服点软钢阻尼器的3层钢框架结构进行了拟动力试验．同时用该骨架平移模型模拟极低屈服点软钢阻尼器的恢复力特性进行了大量的弹塑性地震反应分析,通过取用不同平移系数时的数值计算结果与拟动力试验结果的比较,发现平移系数为0．6左右时,该模型具有较高的精度。     

钢筋混凝土构件率相关恢复力模型研究

通过钢筋混凝土构件的动态试验,研究不同加载速率下的钢筋混凝土梁柱力学特性。考虑屈服强度、极限强度和刚度的动力效应,引入损伤因子,并考虑混凝土损伤对卸载刚度的影响,建立了钢筋混凝土构件率相关的三折线恢复力模型。利用有限元分析软件模拟钢筋混凝土构件的动态试验,对比模拟结果与试验结果得出：考虑应变率效应和混凝土损伤对卸载刚度的影响,能够更好地反映构件的动力特性。对一平面框架结构模型进行不同加载速率下的动态分析,研究加载速率对结构动力反应的影响,结果表明,随着加载速率的增大,结构模型各构件的强度和刚度增大,结构模型整体抗侧移刚度增强,水平位移减小。     

高性能混凝土剪力墙恢复力模型研究

高性能混凝土剪力墙的侧向刚度较大,变形能力较差。为了增强其侧向变形能力,通常在剪力墙截面两端设置约束边缘构件。根据15个设置边缘约束构件的高性能混凝土剪力墙弯曲(弯曲剪切)破坏的试验结果,以屈服点、峰值点和极限点将此种剪力墙的力-位移骨架曲线简化为三线型模型;基于平截面假定,分别推导了屈服荷载、峰值荷载及极限荷载的表达式;公式推导中考虑了边缘约束构件的影响。根据理论分析和试验数据,建立了骨架曲线各阶段的刚度计算公式。从理论值与试验值的比较可以看出,基于平截面假定所得到的屈服荷载和峰值荷载的计算值均与试验值接近。考虑了卸载时的刚度退化,并建立了适合高性能混凝土剪力墙的恢复力模型。     

高强混凝土多重复合芯柱恢复力模型研究

基于8根高强混凝土多重复合芯柱在低周往复荷载作用下的试验结果，考虑轴压比、箍筋间距、配箍率等因素，提出骨架曲线特征点理论计算模型。同时，考虑加载历程对芯柱性能退化的影响，根据试验拟合结果引入刚度退化模型，以反映各试件滞回曲线卸载刚度退化规律，给出恢复力模型滞回规则，并将滞回曲线模拟值与试验值进行对比。结果表明:骨架曲线特征点计算方法具有较高精度，计算骨架曲线与试验测量骨架曲线吻合良好，可为高强混凝土多重复合芯柱非线性地震反应分析和工程设计提供参考。     

Non‐linear‐Maxwell‐element‐type hysteretic control force

A simple non‐linear control law is proposed for reducing structural responses against seismic excitations. This law defines control force dynamics by one differential equation involving a non‐linear term that restrains the control force amplitude. If non‐linearity is neglected, the control force becomes the force in a Maxwell element, so it is called the non‐linear‐Maxwell‐element‐type (NMW) control force. The NMW control force vs. deformation relation plots hysteretic curves. The basic performance of an SDOF model with the NMW control force is examined for various conditions by numerical analyses. Furthermore, the control law is extended to fit an MDOF structural model, and an application example is shown. The computational results show that the NMW control force efficiently reduces structural responses. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

微分求积法在结构动力分析中的应用

微分求积法（DQM）是1种求解微分方程初（边）值问题的数值方法,通常以较小的计算工作量即可获得较高的数值精度。这种方法应用于工程领域时多用来解决梁、板等结构的静力分析或结构特征值分析等问题,即对边值问题的微分方程的求解。结构动力分析属于初值问题,荷载和结构反应都具有特殊性,直接套用DQM求解边值问题并不能获得问题的解。本文尝试利用微分求积原理建立求解结构动力反应的具体方法。借鉴单元法的思想,将荷载持时划分为若干个时步,在每个时步内对动态荷载和结构反应进行离散,然后用DQM对时步逐个进行求解,得到体系在整个时域内的反应过程。通过对3种不同自振周期的线弹性单自由度体系在不同频率简谐激励下反应的计算,阐释了本文方法的可行性以及高精度、高效率的特点,通过数值试验确定了时步内相对较优的节点数,并为时步长度的选取提供了建议。     

A two degree of freedom model for the dynamics of offshore structures

As a means towards an understanding of the structural dynamics of deepwater gravity platforms, the dynamic response of a linear two degree of freedom spring-mass-damper system is studied herein. The mathematical model represents dynamic interaction between structure and foundation. Particular attention is paid to the influence of wave force distribution. Transfer functions are obtained for the response to sinusoidal waves, and resonant magnification factors are plotted for a range of structural and loading parameters. It is concluded that the response even of this simple idealization is far from straightforward.     

基于汶川地震的LRB与RB隔震连续梁桥地震响应对比研究

为了研究铅芯橡胶支座(LRB)和板式橡胶支座(RB)对连续梁桥地震响应及隔震效果的影响,分别采用Bouc - Wen滞回恢复力模型模拟LRB的力-位移非线性特性,采用直线型恢复力模型模拟RB的本构关系,通过结构离散建立了非隔震、LRB隔震和RB隔震3种连续梁桥的有限元计算模型,运用四阶显式Runge - Kutta迭代法和Newmark时间积分法联合求解增量形式的全桥动力微分方程,并结合算例对3种连续梁桥有限元计算模型分别输入汶川地震波进行非线性时程对比分析.结果表明:LRB在控制梁体与支座位移,降低结构加速度和墩、台底内力响应方面均比RB的效果要显著;采用RB隔震后,梁体与支座的位移响应均较大,在桥梁隔震设计时要予以充分重视.     

地下结构地震反应规范计算方法的对比分析

随着地下空间大规模开发利用,地震灾害对其造成的潜在威胁不容忽视。基于《城市轨道交通结构抗震设计规范(GB50909-2014)》和《地下铁道建筑结构抗震设计规范(DG/TJ08-2064-2009)》建议的分析方法,选取惯性力法、反应位移法(国家规范法、上海规范法)、动力时程方法(线弹性方法、等效线性化方法)三类共5种计算方法,以典型两层双柱三跨地铁车站结构为分析对象进行地震反应的对比验算,对上述计算方法的适应性进行评价。分析结果表明,与动力时程方法相比较,惯性力法计算得到的侧墙剪力值偏大,中柱结果较为接近;对于反应位移法,国家规范方法和上海规范方法的计算模型略有不同,但两者计算结果基本相近,其中土体强制位移、集中地基弹簧、土体动剪切模量等参数取值对计算结果影响显著;对于动力时程方法,线弹性方法和等效线性化方法的结果较为接近,且变化趋势相同。     

基于复阻尼模型水平剪切型结构的时域解析算法

近些年来提出的数值方法虽克服了应用复阻尼模型求解动力响应时可能出现的发散现象,但其计算过程繁杂且不能表达出结构动力特性及响应随结构参数的变化规律。论文参照三对角Toeplitz矩阵特征值问题的数学解法,推导出水平剪切型结构各阶自振频率、振型函数的解析形式。通过对运动方程进行Fourier变换,得到复阻尼理论下结构的传递函数解析式,直观地表达出结构动力特性及响应随结构参数的变化规律。最后通过算例对比分析,结果表明:提出的复阻尼模型的解析计算方法克服了时域发散问题,并与时域数值计算方法的位移响应时程对比发现,两种方法得到的时程曲线吻合程度较高,位移峰值也基本一致。同时,对比两种方法在底层刚度变化时的动力响应,解析方法的计算曲线更光滑,避免了数值方法的离散误差问题。     

在非比例阻尼情况下结构动力响应的摄动分析方法

本文将摄动方法应用于非比例阻尼系统，将一个非比例阻尼问题转化为一系列比例阻尼问题叠加的形式，从数学上对结构运动方程进行了较严格的求解，给出了在简谐荷载情况下的响应计算公式，并对所给方法的收敛性进行了研究，给出了相应的收敛条件。文中通过算例证明了本文方法的正确性与有效性。