多点输入下高位隔震连体结构大跨连廊地震反应分析

摘要

随着经济的发展和工程技术的进步，体型复杂和内部空间多变的复杂高层建筑大量涌现。连体结构是一种复杂高层建筑结构体系，它一般指两幢或几幢高层建筑之间由架空连接体相互连接，以满足建筑造型及使用功能的要求。 地震地面运动是个复杂的时间—空间过程，地震波在传播过程中具有行波效应、部分相干效应、衰减效应、局部场地效应等。因此，对于平面尺寸较大的结构，各支承点的地震地面运动是不同的。研究表明，这种结构在抗震设计中应考虑多点输入的影响。本文将围绕这一课题，对某大型连体结构进行多维多点输入时程反应分析，主要内容包括以下几个方面： 1．叙述了连体结构的发展与研究概况，介绍了结构控制的研究现状。重点讨论了多点输入地震反应分析的研究现状，并以杭州市民中心为工程背景提出了本文研究的主要内容。 2．阐述了人工合成多点输入地震动场的理论。对大跨连体结构进行多点输入时程反应分析时，需要一组具有空间相关性的地震波。由于不同工程的场地条件和已观测到的地震动场一般有较大差别，因此，模拟符合特定场地条件和空间相关性要求的非平稳地震动场十分必要。本文采用谐波合成法与FFT技术合成了适用于多点输入的人工地震波。 3．叙述了多维多点输入地震反应分析的基本理论和分析方法。重点分析了多点输入时程分析模型的4种常用方法，包括：相对运动法，大质量法，大刚度法和直接输入位移法。其中，大质量法需要先改变模型的边界条件，再输入地面运动加速度时程，能够真实反应地面运动，应用非常广泛。 4．对杭州市民中心进行多维多点输入下的弹性时程反应分析和非线性时程反应分析。采用子结构方法对该连体结构进行简化，即：塔楼结构进行子结构缩聚，连廊结构不缩聚；简化模型满足计算精度，且提高了计算效率。本文分析了多点输入对连廊结构杆件轴力的影响，并研究了隔震支座在多点输入罕遇地震作用下的支座位移和隔震耗能能力。 综上所述，本文的研究表明，多点输入的行波效应对连廊结构杆件轴力和隔震支座位移有较大影响，而部分相干效应影响较小。这些结论对工程实践具有指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1高层连体结构发展概况

1.1.1高层连体结构的组成

1.1.2高层连体结构的特点

1.1.3高层连体结构的分类

1.1.4连体结构计算分析理论

1.2多点输入地震反应分析研究现状

1.2.1多点输入下大跨度桥梁的地震反应

1.2.2多点输入下普通建筑结构的地震反应

1.3结构控制研究成果

1.4本文的主要研究内容

1.4.1工程背景

1.4.2主要研究内容

第2章非平稳空间地震动场模拟

2.1引言

2.2相干函数模型

2.2.1相干函数的影响因素及定义

2.2.2行波效应因子

2.2.3相干函数的经验模型

2.3随机过程模拟方法

2.3.1 Shinozuka's谐波合成法

2.3.2 Deodatis's谐波合成法

2.3.3 FFT技术在一维多变量随机过程模拟中的应用

2.3.4基线调整和高频滤波

2.4地震动随机模型

2.5地震动随机模型参数

2.5.1地震动的随机模型及设计参数

2.5.2谱强度因子So的确定

2.5.3迭代修正方法

2.6人工合成多点输入地震波算例

2.7本章小结

第3章多维多点输入地震反应分析基本理论

3.1引言

3.2多维多点输入地震反应分析方法

3.3多维多点输入地震反应分析的基本原理

3.3.1静支座移动时的结构平衡方程

3.3.2考虑多点输入的动力平衡方程

3.4多维多点地震输入时程分析法

3.4.1相对运动法

3.4.2支座大质量法

3.4.3支座大刚度法

3.4.4直接输入位移法

3.5本章小结

第4章杭州市民中心多维多点输入弹性时程反应分析

4.1子结构技术的基本理论及应用

4.1.1子结构技术的基本理论

4.1.2子结构技术在ANSYS中的实现

4.2工程概况

4.3分析模型建立

4.4动力特性分析

4.4.1单塔楼模态分析

4.4.2连廊模态分析

4.4.3 6塔连体结构模态分析

4.5拟合多点输入多遇地震波

4.6弹性时程反应分析

4.6.1杆件内力分析

4.6.2隔震支座性能分析

4.7本章小结

第5章杭州市民中心多维多点输入非线性时程反应分析

5.1分析模型建立与简化

5.2塑性分析单元

5.3隔震支座试验及参数确定

5.3.1隔震支座试验

5.3.2隔震支座参数确定

5.4拟合多点输入罕遇地震波

5.5非线性时程反应分析

5.5.1杆件内力分析

5.5.2隔震支座性能分析

5.5.3连廊与塔楼的相对位移分析

5.6本章小结

第6章结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录 连体结构部分结构示意图

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果