动力时程分析

摘要： 采用传统条件均值谱作为目标谱匹配选波未能有效考虑结构的高阶振型影响,针对这一缺陷,在条件均值谱方法的理论基础上,提出了一种考虑高阶振型影响的模态条件均值谱方法。该方法以振型参与质量系数作为权重,将各振型下的条件均值谱组合起来,得到一条新的目标谱,称为模态条件均值谱。设计了一座30层的钢框架-中心支撑结构,分别生成其主周期的条件均值谱、模态条件均值谱以及一致危险谱作为目标谱,各选取11条地震动进行结构动力时程分析。结果表明,考虑了结构高阶振型影响的模态条件均值谱方法得出的结构响应,明显大于不考虑高阶振型影响的传统条件均值谱的结果。建议此方法推广用于高层工程结构作为目标谱。

摘要： 地下轨道交通系统是城市生命线工程的重要组成部分,其中的换乘地铁车站建设规模大、客流量大、结构复杂,有关抗震问题值得关注。基于南京某T型换乘车站结构,建立地层-结构三维动力时程分析模型,模拟土-结相互作用系统在水平地震荷载作用下的动力响应,分析不同类型和不同幅值的地震动作用下T型换乘车站结构的位移响应规律。计算结果表明:T型换乘车站结构的最大水平位移及截面最大顶底位移差均出现在垂直于地震动输入方向的3层线路车站的顶板部位,沿3层车站的纵向位移,远离T型交叉部位;T型换乘车站结构水平位移及顶底水平位移差的最小值均发生在两线车站T型交叉部位。

摘要： 为了探究傅式相位谱和幅值谱对于不同结构形式地震反应影响规律,构造了一系列具有不同相位谱和幅值谱的人工地震动,利用SAP2000有限元软件分别构建抗震和隔震结构模型,进行结构弹性和弹塑性时程分析.结果表明:无论是弹性阶段还是弹塑性阶段傅氏谱的变化均会对结构反应有较大的影响,弹塑性阶段结构地震响应的离散性大于弹性阶段;对于抗震结构和隔震结构,随着震级的增加及场地条件由I类到III类,结构地震响应的离散性呈现出增大的趋势.因此,在结构地震响应分析中应重视傅氏谱的影响,在充分考虑幅值谱和相位谱的特征的基础上进行输入地震动的选择.

摘要： 为研究地震竖向分量对波纹板桥涵地震响应的影响,基于实际钢波纹板桥涵工程,首先分析了地震竖向分量对波纹板桥涵的影响,然后探讨了不同强度下地震竖向分量的钢波纹板桥涵结构应力以及变形特征,采用数值计算方法获取了波纹板收敛受竖向地震强度的影响机制。经实践证明,所提波纹板水平收敛量与地震峰值加速度之间的关系式能较好地表征桥涵的变形规律。

摘要： 为探寻黏滞阻尼器的优化布置,本文基于某超高层框架核心筒结构工程,通过sap2000建模后进行动力时程分析得出结构的地震反应,以最大层间位移为控制函数优选黏滞阻尼器布置方案,并与隔层布置方案进行对比.结果显示,两种布置方案与原结构相比均有效提高了抗震性能.综合对比三条地震波作用下的结构地震响应,基于最大层间位移的优化布置方案能更好地控制结构响应.考虑到实际工程应用,建议对超高层框架核心筒结构优选动力时程分析下的薄弱层布置黏滞阻尼器,再根据需要依次向下布置.

摘要： 通过建立不同场地条件下隧道-土-上部结构相互作用的模型,研究有、无上部结构存在、场地条件和地震波频谱特性对隧道-土-上部结构体系地震响应的影响。计算结果表明:(1)对于隧道等地下结构,其地震响应主要受场地条件影响,不同场地条件隧道动内力值相差巨大,设计时应引起足够重视,相比之下有、无邻近上部结构对其影响较小;(2)S波垂直入射时,对于无上部结构的隧道动内力响应呈对称性,上部结构的存在会打破该对称性,使隧道与邻近上部结构相邻侧45°角处动轴力增大,另一侧135°角处显著减小;(3)波的频谱特性对地上、地下结构地震响应的影响差异明显,地上结构受地震波输入影响较地下结构更大,对于地下结构,则主要由场地条件控制。

摘要： 为对比分析不同支撑结构形式下型钢混凝土阀厅的抗震性能,建立了整体结构的有限元模型。首先对两种不同形式支撑下结构的模态进行了计算,得出其前三阶模态为横向、纵向及扭转,结构的布置满足设计要求,自振频率也符合初步分析结果,说明模型满足抗震动力分析需求。在此基础上对不同支撑的结构模型进行了动力时程分析。将求出的基底剪力与采用反应谱法计算得出的结果进行对比,结果显示:两种支撑结构在不同地震波作用下,整体结构的内力和变形均满足设计及抗震分析要求,从而显示出带支撑的型钢混凝土阀厅结构良好的抗震性能。X形支撑具有更为良好的抗侧及抗震能力,可依据实际需要用于型钢混凝土结构的阀厅中。

摘要： 研究了结构偏心和速度脉冲强震双重不利因素对新型重力柱-核心筒结构体系地震响应的影响。选取3条速度脉冲和对应的3条非速度脉冲地震记录作为地震动输入,采用CANNY软件对偏心重力柱-核心筒结构进行了非线性动力时程分析,研究速度脉冲效应和偏心率对弹塑性地震响应的影响规律。研究结果表明,速度脉冲地震下的结构层间剪力、层间位移、层间扭矩和层间扭转角均明显高于非速度脉冲地震下的对应值。偏心率对结构弹塑性抗震需求影响显著。顶点位移、层间位移角、层间扭矩和层间扭转角随着偏心率的增大而增大,层间剪力则呈现出减小的趋势。因此,在新型重力柱-核心筒结构设计中,应考虑速度脉冲地震和偏心率的影响。

摘要： 支座摩擦特性对中小跨径高墩桥梁的抗震性能有较大影响,且与对常规桥梁的影响不同。为研究中小跨径高墩桥梁抗震性能,考虑橡胶支座的摩擦滑动特性,对临猗黄河大桥引桥部分进行了非线性动力时程分析,结果表明:联端桥墩的内力远大于联中墩地震响应,联端桥墩的地震响应超出联中墩约95%,在进行中小跨径高墩桥梁抗震设计时,应重点关注联端桥梁,尤其是连接主、引桥部位的桥墩抗震特性。采用板式橡胶支座的高墩桥梁,在罕遇地震作用下支座更容易发生摩擦滑移特性,建议在进行同类桥梁抗震设计时,应关注罕遇地震作用下的高墩桥梁中较矮墩支座的位移响应,以防止出现落梁、支座移位等震害。

摘要： 为了减轻弧形钢闸门因流激荷载而引起的振动,可采用多阻尼调谐质量阻尼器(MTMD)抑制结构的过大响应。首先将闸门简化为单自由度结构,建立结构-MTMD系统的运动方程,推导出结构动力放大系数计算式;然后以结构动力放大系数为工具,求出弧形闸门MTMD最优频带宽度、阻尼比和TMD数量等系统参数;在此基础上对被控闸门进行流激荷载响应分析。对比闸门设置MTMD前后的位移和速度时程曲线,结果表明:多调谐质量阻尼器能有效降低闸门的动力响应幅值。

摘要： 时程分析法是对结构物的运动微分方程直接进行逐步积分求解的一种动力分析方法.由时程分析可得到各个质点随时间变化的位移、速度和加速度动力反应,进而计算构件内力和变形的时程变化.本文通过SAP2000结构设计软件,主要控制了材料非线性属性,进行单层、单跨钢筋混凝土柱排架厂房简化模型的有限元模拟.梁、柱、杆系单元模型采用空间多质点系.对工业厂房实际采用的钢屋架、支撑系统、系杆进行了改进模拟.选用Takeda三折线滞变曲线模型来定义钢筋混凝土材料的非线性属性.经过非线性动力时程分析试算,模拟找出模型中塑性铰出现位置、出现次序及震害分布情况.根据模拟结果对关键位置提出合理加固方案.

摘要： 本文分别对设置与来设置耗能元件的无黏结预应力混凝土(UPPC)框架结构进行弹塑性动力时程分析,分析了罕遇地震作用下的抗震性能和塑性铰出铰顺序,为设置耗能元件提供阈值分析,探讨了耗能元件的应用可行性.

摘要： 针对某钢筋混凝土框架加固案例,基于有限元软件ANSYS建立两组有限元模型,其中一组为普通钢筋混凝土框架结构,另一组对其进行抗震加固.通过CFRP加固钢筋混凝土梁,采用加大截面法加固钢筋混凝土柱,对该结构加固前后的有限元模型进行动力时程分析,对比加固前后结构的承载能力、变形能力、动力特性以及抗震性能.结果表明:加固后结构的梁板挠度小于加固前,满足结构新功能的正常使用要求;加固结构的整体楼层侧移均小于未加固结构,加固提高了结构的侧向刚度.加固后各层的层间位移角满足钢筋混凝土框架在罕遇地震作用下的层间位移角限值的要求,具有一定的安全储备.

摘要： 在采用有限元方法验证三层冷弯薄壁型钢房屋振动台试验结果的基础上,建立了多层冷弯薄壁型钢结构住宅空间整体模型,分析了模型前3阶自振频率、振型以及双向地震作用下的加速度、位移响应和水平地震剪力,考察了多层房屋的抗震性能.结果表明:《低层冷弯薄壁型钢房屋建筑技术规程》推荐的基频计算方法适用于多层冷弯薄壁型钢结构体系;随着输入地震波峰值加速度的增加,模型各层加速度幅值、相对位移和最大剪重比均增大,而各层峰值加速度放大系数有降低的趋势;随着结构高度的增加,模型各层峰值加速度放大系数、相对位移和最大剪重比均增大;多层冷弯薄壁型钢结构体系在多遇地震和罕遇地震作用下结构X向和y向的水平地震剪力和最大层间位移角满足《建筑抗震设计规范》的要求,具备较好的抗震性能.

摘要： 本文对连梁金属阻尼器在框架-剪力墙结构中的抗震性能进行了分析.分析结果表明,连梁中的金属阻尼器起到了较好的消能减震作用,提高了结构的整体抗震性能.基于动力时程分析对设置消能连梁的某框架一剪力墙结构抗震性能进行了研究，分析结果表明:罕遇地震下结构层间位移角最大值为1/163，满足位移角限值1/100的要求，满足大震不倒的设防要求。消能连梁中剪切型阻尼器充分屈服，滞回曲线饱满，起到了良好的消能减震作用，提高了整体结构的抗震性能。

摘要： 以苏埃海底隧道为工程背景,采用修正的Davidenkov黏弹性动力本构模型,考虑盾构管片之间的连接方式,建立了盾构隧道-海床动力相互作用体系的三维精细化有限元模型,对苏埃海底隧道北段进行了整体动力时程分析,重点分析了海底盾构隧道纵向地震反应规律.与广义反应位移法进行了对比分析,结果表明:场地土体动力非线性和隧道接头地震性能的差异显著影响隧道的地震反应特性.广义反应位移法采用梁-弹簧模型简化了土体非线性和结构的非线性性能,以及土-结构接触面的性能,所得隧道纵向环间接头张开量显著高于三维模型,偏于保守.三维模型可以真实考虑土体径向阻尼,所得的位移幅值包络曲线相对反应位移法得到的包络线更加平缓.研究成果对提高海底盾构结构抗震性能的认识及其抗震设计水平提供合理的参考与指导.

摘要： 特高压电力设备的体量、高度均远大于以往设备规格,其在地震中更易损坏,减隔震技术对提升特高压电气设备结构抗震性能具有广阔的工程应用前景.本文采用ANSYS有限元计算软件建立某特高压电容器设备——铅芯叠层橡胶支座基础隔震体系的精细化模型,通过非线性动力时程分析,研究基础隔震技术对特高压电气设备的有效性,为特高压电气设备隔震设计提供合理化建议.

摘要： 为了研究钢框架结构的能量组成和滞回耗能在结构层间的分布规律,采用动力时程分析法,针对一个五层钢框架结构进行基于能量的地震反应分析.计算结果表明,地震输入结构的总能量受地震波特性影响显著,但各部分耗散能量占总输入能量的比值具有稳定性;结构滞回耗能呈中间部分楼层耗能大、两头小的规律,考虑滞回耗能的分布比结构的位移反应更能体现结构的地震反应,为该类结构基于能量的抗震设计和性能评估提供参考.

摘要： 本文主要对20世纪70年代的一幢既有14层RC框架结构的两种加固方案进行了研究.方案一和方案二分别为:附加防屈曲支撑RC框架(BRBF);附加摇摆防屈曲支撑RC框架(RBRBF).加固后的结构采用基于性能的抗震设计方法,并验证不同水准下的结构性能.采用Perform-3D件分别对这两种加固方案下结构进行静力弹塑性推覆分析和动力时程分析,时程分析采用7条符合规范要求的涉及50年设计基准期超越概率10％和50年设计基准期超越概率2％的地震波.综合分析了各参数条件下加固结构各自的优缺点,得出摇摆结构更为可靠可行的结论,为往后的既有RC结构加固提供经验和指导.

摘要： 济阳文体中心大空间剧场采用混凝土,框架剪力墙结构体系,二层楼座及屋面大梁采用后张有粘接预应力混凝土梁,其支承柱采用型钢混凝土柱,采用抗震性能设计,使结构很好地满足建筑功能要求,同时具有较好的抗震能力.

摘要： 本发明公开了一种昔格达地层岩质边坡动力稳定性的时程分析方法，属于岩质边坡稳定性分析的技术领域。本发明基于动力学理论、极限平衡理论和非线性数学规划理论，研究地震作用下昔格达地层岩质边坡的动力稳定性；本发明基于岩质边坡坡脚处的地震时程加速度采用动力学原理计算条块的地震时程加速度，建立昔格达地层岩质边坡动力稳定性的非线性数学规划模型；使用循环迭代方法计算昔格达地层岩质边坡动力稳定性安全系数，获得边坡动力稳定性安全系数的时程曲线。本发明方法具有概念明确、计算效率和计算精度高等特点，可将其应用于昔格达地层岩质边坡的动力稳定性分析。

摘要： 本发明涉及一种大规模建筑结构的动力分析数值模拟方法，具体涉及一种无需阻尼矩阵对角化、具有一定方法阻尼、具有大稳定步长、具有3阶精度、自起步的完全显式方法。其步骤如下：第一步，对大规模建筑结构进行空间有限元离散，导出离散系统的运动方程组；第二步，根据体系最短周期，选取分析步长；第三步，逐时间步计算第i个时间步上ti时刻的位移ui、速度vi；第四步，计算高阶精度的位移、速度，并计算加速度；本发明显式动力分析方法与中心差分法等常见的显式动力分析方法相比，具备适用于非对角阻尼矩阵、适用于非线性阻尼系统、可抑制虚假的高频模式、稳定区间长、精度高收敛快、自启动等特点，且操作步骤简单，容易实施，具有很强的工程应用价值。

摘要： 本发明涉及一种地震分析方法，本发明的智慧城市震灾推演快速动力时程分析方法，包括如下步骤：建立智慧城市需要监控的建筑信息模型，将数据导入平台；计算各阶振动周期；获得不同振型下基底剪力与结构顶点位移的关系；选取振型数，获得不同模态下顶点位移与基底剪力曲线；计算第一振型的折减系数；计算单自由度动力体系弹塑性微分方程；计算多振型下结构的顶点位移；合成的多模态位移响应，确定不同楼层多模态位移响应比例，按照多模态位移响应比例，分配各楼层的位移响应；将各楼层的位移响应，实时动态加载建立的平台，实现智慧城市震灾的快速推演。本发明提高了计算精度和速度，满足智慧城市地震后震害快速推演的需求。

摘要： 本发明涉及一种超高层结构的动力分析数值模拟方法，具体涉及一种无条件稳定且具有高阶精度的超高层结构的动力时程分析方法，其步骤如下：第一步，对超高层结构进行空间有限元离散，建立超高层结构的有限元模型离散系统，并由Hamilton原理导出离散系统的运动方程组；第二步：计算等效动力荷载；第三步，选取时间步长；第四步，逐时间步计算，计算每个时间步结束时刻的位移、速度和加速度；本发明动力时程分析方法与Newmark法等传统二阶动力时程分析方法相比，具备精度阶数高、计算效率高等优点，且可滤掉由于空间离散引起的虚假的高频模式、操作步骤简单，容易实施，具有很强的工程应用价值。

摘要： 本发明涉及一种复杂建筑结构非线性动力时程分析方法，其步骤如下：第一步，对所述复杂建筑结构进行空间有限元离散，建立离散系统的运动方程组；第二步，选取参数和确定全局不变量：第三步，逐时间步计算，计算每个时间步结束时刻的位移、速度和加速度；本发明对Newmark法的非线性迭代过程进行两处关键的改进，在保证计算精度的前提下，大幅减少了计算工作量，提升了计算效率。

摘要： 一种考虑拉索锈蚀的多重响应荷载域动力时程分析方法，用于建立大跨度双向张弦梁结构的抗震分析理论，确保结构的安全性能。本方法基于非线性动力时程分析法，采用计算机的手段实现更为直接、更为深入的研究大跨度双向张弦梁结构在地震作用下的特征响应规律的方法。以不同烈度的地震动记录为基准，考虑拉索在不断增大的锈蚀程度下符合双向张弦梁结构特征响应的影响规律。用有限元方法求解双向张弦梁结构在荷载时程范围内的多种特征响应，对双向张弦梁结构在地震作用下的表现进行评价，以及最终失效倒塌时刻的结构特性。对考虑拉索锈蚀的大跨度双向张弦梁结构抗震设防具有重要的现实意义，科学有效实用性强。

摘要： 本发明涉及一种复杂建筑结构非线性动力时程分析方法，其步骤如下：第一步，对所述复杂建筑结构进行空间有限元离散，建立离散系统的运动方程组；第二步，选取参数和确定全局不变量：第三步，逐时间步计算，计算每个时间步结束时刻的位移、速度和加速度；本发明对Newmark法的非线性迭代过程进行两处关键的改进，在保证计算精度的前提下，大幅减少了计算工作量，提升了计算效率。

摘要： 本发明涉及一种地震分析方法，本发明的智慧城市震灾推演快速动力时程分析方法，包括如下步骤：建立智慧城市需要监控的建筑信息模型，将数据导入平台；计算各阶振动周期；获得不同振型下基底剪力与结构顶点位移的关系；选取振型数，获得不同模态下顶点位移与基底剪力曲线；计算第一振型的折减系数；计算单自由度动力体系弹塑性微分方程；计算多振型下结构的顶点位移；合成的多模态位移响应，确定不同楼层多模态位移响应比例，按照多模态位移响应比例，分配各楼层的位移响应；将各楼层的位移响应，实时动态加载建立的平台，实现智慧城市震灾的快速推演。本发明提高了计算精度和速度，满足智慧城市地震后震害快速推演的需求。

摘要： 本发明涉及一种超高层结构的动力分析数值模拟方法，具体涉及一种无条件稳定且具有高阶精度的超高层结构的动力时程分析方法，其步骤如下：第一步，对超高层结构进行空间有限元离散，建立超高层结构的有限元模型离散系统，并由Hamilton原理导出离散系统的运动方程组；第二步：计算等效动力荷载；第三步，选取时间步长；第四步，逐时间步计算，计算每个时间步结束时刻的位移、速度和加速度；本发明动力时程分析方法与Newmark法等传统二阶动力时程分析方法相比，具备精度阶数高、计算效率高等优点，且可滤掉由于空间离散引起的虚假的高频模式、操作步骤简单，容易实施，具有很强的工程应用价值。

摘要： 本发明公开的是一种基于多重耦合理论的长线输水结构动力时程分析的建模方法，涉及有限元辅助设计技术领域，主要包括如下步骤：(1)对长线输水结构进行结构分析，定义有限元模型所需单元类型和材料性质；(2)利用约束方程耦合法，实现考虑岩层突变的长线结构的多节段耦合；(3)利用流固耦合法，实现非粘可压缩水体与结构的耦合；(4)利用粘弹性边界元与岩层有限元的耦合，实现离散点处地震时程波的输入；(5)对长线输水结构进行动力时程计算。本发明依托ANSYS软件,解决了考虑地震能量散射和基岩弹性恢复力的长线输水结构模拟困难，计算效率低的问题，本发明的方法可广泛使用于各类长线输水结构在地质突变及多过水工况下的时程性能研究。