结构振动模态灵敏度分析的改进子空间迭代法

1

作者 曹鸿飞 朋茜 杨秋伟 《振动与冲击》 北大核心 2025年第10期161-169,190,共10页

振动模态(特征值和特征向量)的灵敏度分析在结构振动控制、优化设计和损伤识别中被广泛应用。目前主流的模态灵敏度分析方法是模态叠加法、Nelson方法以及它们的改进算法。但这些算法应用于大规模工程结构的模态灵敏度分析时,普遍存在... 振动模态(特征值和特征向量)的灵敏度分析在结构振动控制、优化设计和损伤识别中被广泛应用。目前主流的模态灵敏度分析方法是模态叠加法、Nelson方法以及它们的改进算法。但这些算法应用于大规模工程结构的模态灵敏度分析时,普遍存在着计算效率不高的缺陷。为了节省计算成本,提出一种结构振动模态灵敏度分析的改进子空间迭代方法。首先,通过差分运算,把模态灵敏度的计算问题转化为结构发生微小修改后的模态特征对计算问题;然后,提出一种近似柔度计算公式,用于快速估算结构修改后刚度矩阵的逆矩阵,并将其应用于子空间迭代法的过程中,以迅速获得结构微小修改后的模态特征对,据此便可快速计算出相应的模态灵敏度。以两个结构模型为例验证了所提方法,结果表明,所提方法的计算精度与现有的模态灵敏度算法基本相同,但计算时间大幅度减少了,显示出了这种新方法的计算效率显著优于现有方法,更加适合于分析大型结构的振动模态灵敏度。 展开更多

关键词 振动模态 灵敏度分析 子空间迭代法 近似柔度 计算效率

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工程结构损伤识别的柔度方法研究进展 被引量：33

2

作者 杨秋伟 刘济科 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第12期147-153,共7页

工程结构的损伤识别问题是目前的研究热点,近年来已提出许多种损伤识别方法。其中,柔度方法因计算简单实用性强而倍受人们关注。综述了近二十年来基于柔度变化的结构损伤识别方法,按照计算方法和采用数据的不同将柔度方法进行了分类和归... 工程结构的损伤识别问题是目前的研究热点,近年来已提出许多种损伤识别方法。其中,柔度方法因计算简单实用性强而倍受人们关注。综述了近二十年来基于柔度变化的结构损伤识别方法,按照计算方法和采用数据的不同将柔度方法进行了分类和归纳,阐述了各类柔度方法的基本原理和主要的计算公式,并分析和比较了各类柔度方法的优点和不足之处。最后讨论了柔度方法尚存的未解决难题并对后继研究方向作了展望。 展开更多

关键词 损伤识别 柔度 振动模态 静力测试

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结构损伤识别的改进柔度灵敏度方法研究 被引量：14

3

作者 杨秋伟 孙斌祥 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期27-31,共5页

提出一种改进的柔度灵敏度方法用于工程结构损伤识别。通过在迭代算法中引入一个"加速"公式来迅速获得足够精确的识别结果,避免了多次迭代,可以大大减少计算花费。用两个数值算例对所提方法进行了验证,并把结果和原柔度灵敏... 提出一种改进的柔度灵敏度方法用于工程结构损伤识别。通过在迭代算法中引入一个"加速"公式来迅速获得足够精确的识别结果,避免了多次迭代,可以大大减少计算花费。用两个数值算例对所提方法进行了验证,并把结果和原柔度灵敏度方法的计算结果进行比较。结果表明:采用改进的算法一般只需经过一次计算即可获得很高精度的识别结果,而采用原方法必须经过多次迭代才能获得相同精度的识别结果。改进的方法比原方法大大减少了迭代次数,显著减少了计算花费,显示了改进方法的突出优越性。 展开更多

关键词 损伤识别 柔度灵敏度 “加速”公式

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基于局部静力测试的约束子结构修正法 被引量：4

4

作者 杨秋伟 刘济科 李翠红 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第9期39-43,共5页

针对局部子结构为修正对象的情况,提出只利用整体结构中局部子结构部分的静力位移即可精确修正子结构模型的约束子结构方法。首先利用静力测试获得局部子结构所对应的局部柔度矩阵,通过在子结构边界处施加虚拟固定支座,把子结构从整体... 针对局部子结构为修正对象的情况,提出只利用整体结构中局部子结构部分的静力位移即可精确修正子结构模型的约束子结构方法。首先利用静力测试获得局部子结构所对应的局部柔度矩阵,通过在子结构边界处施加虚拟固定支座,把子结构从整体结构中隔离出来成为约束子结构,同时构造出该约束子结构相应的柔度矩阵。然后利用柔度扰动新方法优化修正约束子结构,即等同于修正相应的子结构模型,从而可对该子结构的损伤状况作出评估。以一个平面桁架结构为例对所提方法进行了验证。结果表明,所提方法合理可靠,计算简单快捷且精度良好。 展开更多

关键词 模型修正 损伤识别 子结构 柔度

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基于静力残余力向量的结构损伤评估方法 被引量：6

5

作者 杨秋伟 周聪 +1 位作者 李翠红 罗帅 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期625-630,共6页

残余力向量法是一类常用的损伤识别方法,现有的残余力向量法都是基于动力测试的模态参数,和动力测试数据相比,静力测试数据往往精度更高,且无需模态分析等复杂操作。鉴于此,本文提出一种静力残余力向量法用于结构损伤评估。所提方法利... 残余力向量法是一类常用的损伤识别方法,现有的残余力向量法都是基于动力测试的模态参数,和动力测试数据相比,静力测试数据往往精度更高,且无需模态分析等复杂操作。鉴于此,本文提出一种静力残余力向量法用于结构损伤评估。所提方法利用静力测试位移数据,并结合结构有限元模型的刚度矩阵,定义了静力残余力向量,根据该向量中不为零的元素来判断损伤自由度,再根据自由度和单元之间的对应关系来确定发生损伤的位置,并进一步提出一种求解损伤参数的代数解法。另外,针对实践中角位移难以测量的情况,进一步提出了一种静力缩聚残余力向量法,拓宽了所提方法的应用范围。以桁架结构和梁结构模型为例对所提方法进行了验证,数值算例结果说明所提方法合理有效。 展开更多

关键词 损伤识别 残余力向量 静力测试 模型缩聚 位移 代数解

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一种改进的模型缩聚方法 被引量：18

6

作者 杨秋伟 刘济科 《力学与实践》 CSCD 北大核心 2006年第2期71-72,70,共3页

提出了一种改进的模型缩聚方法．针对Guyan法缩聚技术的不足之处作出改进,推导了相关公式．以平面桁架结构为算例,比较了改进方法与Guyan方法的模态计算结果．结果表明,改进的方法比Guyan 方法提高了精度．

关键词 模型缩聚 Guyan法

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基于振动的结构损伤识别方法研究进展 被引量：56

7

作者 杨秋伟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2007年第10期86-91,100,共7页

对近几十年来基于振动的结构损伤识别方法进行了归纳和总结,重点阐述了无模型的损伤识别方法和损伤识别的模型修正法,对损伤识别的神经网络法、小波分析法和时域法等也作了一定程度的介绍。分析了各种方法的优点和不足之处,讨论了基于... 对近几十年来基于振动的结构损伤识别方法进行了归纳和总结,重点阐述了无模型的损伤识别方法和损伤识别的模型修正法,对损伤识别的神经网络法、小波分析法和时域法等也作了一定程度的介绍。分析了各种方法的优点和不足之处,讨论了基于振动的损伤识别技术存在的主要问题,并对进一步的研究方向作了展望。 展开更多

关键词 损伤识别 振动 模态参数 模型修正

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基于秩分析的结构损伤识别研究 被引量：4

8

作者 杨秋伟 周卫东 梁超锋 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第15期126-130,共5页

研究了结构损伤与系统矩阵秩变化之间的对应关系,以此为基础提出一种损伤识别方法。首先分析了结构损伤所引起的系统矩阵秩的变化,然后利用结构损伤前后的静力响应方程,推导了柔度扰动量的限定秩解计算公式,再结合柔度扰动新方法计算结... 研究了结构损伤与系统矩阵秩变化之间的对应关系,以此为基础提出一种损伤识别方法。首先分析了结构损伤所引起的系统矩阵秩的变化,然后利用结构损伤前后的静力响应方程,推导了柔度扰动量的限定秩解计算公式,再结合柔度扰动新方法计算结构各单元损伤参数,据此确定损伤位置及损伤程度。研究表明,损伤前后结构静力位移差向量之间必然存在着线性相关性,因此,施加静力荷载的组数并非越多越好,而是只要大于柔度扰动矩阵的秩即可。由该方法所获得的柔度扰动量的限定秩解,是一种理论上的精确解,以它为基础可以获得很高精度的损伤识别结果。以桁架结构为例对所提方法进行了验证,结果表明了本文方法的可行性。 展开更多

关键词 损伤识别 秩分析 柔度扰动 静力测试

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结构损伤检测的最小秩修正方法 被引量：4

9

作者 杨秋伟 刘济科 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期7-9,共3页

分析并改进了最小秩修正方法。对最小秩方法存在的缺点进行了深入分析,指出了造成这一缺点的根本原因,以此为基础提出了一种改进的最小秩修正方法,首先对被修正矩阵的秩作出预先判定来确定计算中应该采用的模态数目,然后再利用最小秩方... 分析并改进了最小秩修正方法。对最小秩方法存在的缺点进行了深入分析,指出了造成这一缺点的根本原因,以此为基础提出了一种改进的最小秩修正方法,首先对被修正矩阵的秩作出预先判定来确定计算中应该采用的模态数目,然后再利用最小秩方法来计算损伤参数,数值算例的结果验证了分析的合理性和所提方法的可靠性。 展开更多

关键词 损伤检测 最小秩修正 特征值分解

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基于Neumann级数展开的模型缩聚方法 被引量：2

10

作者 杨秋伟 刘济科 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第8期144-145,164,共3页

提出一种基于Neumann级数展开的模型缩聚方法。利用Neumann级数展开来建立振型中测量部分和缩聚部分之间的关系,推导了二阶近似的模型缩聚公式并用算例进行了验证。结果表明,所提方法显著提高了缩聚模型的精度。

关键词 模型缩聚 Neumann级数 Guyan法

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爆破振动作用下桥梁桩孔稳定性振动台试验研究 被引量：1

11

作者 王建强 巴智坤 +2 位作者 杨秋伟 赵卓 朋茜 《桥梁建设》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期85-92,共8页

为了解爆破振动对邻近桥梁桩基成孔后桩孔稳定性的影响,以与山体爆破工程计划同时施工的某主跨280 m的斜拉桥为背景,设计、制作土箱和缩尺比1∶40桩孔模型开展振动台试验,研究桩孔孔壁的破坏特征、土体振动速度和动土压力的变化规律。... 为了解爆破振动对邻近桥梁桩基成孔后桩孔稳定性的影响,以与山体爆破工程计划同时施工的某主跨280 m的斜拉桥为背景,设计、制作土箱和缩尺比1∶40桩孔模型开展振动台试验,研究桩孔孔壁的破坏特征、土体振动速度和动土压力的变化规律。结果表明:土体的振动速度峰值和动土压力峰值均随着爆破强度的增大而增大,在土体产生破坏后,土体的振动速度峰值和动土压力峰值均呈现出非线性增大趋势;爆破强度较小时土体的动土压力峰值曲线为U形,爆破强度较大时桩孔区域土体的动土压力峰值曲线为W形,桩孔中上部区域的动土压力峰值较大;山体爆破振动会使钢护筒底部与土体交界面以下桩孔的中上部区域出现破坏,应对山体爆破施工加强现场监测,桩孔附近的振动速度峰值不宜超过2 cm/s,以保障桩孔的稳定性。 展开更多

关键词 桥梁桩基 爆破振动 桩孔稳定性 破坏特征 振动速度 动土压力 振动台试验

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网架结构损伤检测的一种方法 被引量：1

12

作者 杨秋伟 刘济科 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第2期22-24,共3页

从网架结构单元刚度矩阵的分解出发,导出单元刚度联系向量,由各单元刚度联系向量和损伤前后振型变化向量之间的点积来判别可能的损伤单元,利用频率灵敏度法来计算损伤程度。以一个网架结构为例对所提方法作了验证。结果表明:所提方法计... 从网架结构单元刚度矩阵的分解出发,导出单元刚度联系向量,由各单元刚度联系向量和损伤前后振型变化向量之间的点积来判别可能的损伤单元,利用频率灵敏度法来计算损伤程度。以一个网架结构为例对所提方法作了验证。结果表明:所提方法计算简单,在测量数据有误差的情况下也能较好地识别出损伤位置和程度。 展开更多

关键词 损伤检测 网架结构 刚度联系向量 灵敏度

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结构模型缩聚的改进IRS方法 被引量：1

13

作者 杨秋伟 张金鑫 李翠红 《力学与实践》 北大核心 2020年第5期588-593,共6页

模型缩聚法在结构的静力和动力特性分析中有着广泛的应用。应用模型缩聚法,可以有效降低结构的有限元计算规模,节省计算时间和成本,并能获得和实验测量自由度相匹配的有限元模型。本文在改进模型缩聚方法 (improved reduced system, IRS... 模型缩聚法在结构的静力和动力特性分析中有着广泛的应用。应用模型缩聚法,可以有效降低结构的有限元计算规模,节省计算时间和成本,并能获得和实验测量自由度相匹配的有限元模型。本文在改进模型缩聚方法 (improved reduced system, IRS)的基础上,提出一种考虑二阶惯性量的改进IRS方法,有效改进了IRS方法的计算精度,和模型缩聚迭代法(iterated IRS, IIRS)相比,此方法计算量更小且计算精度更高。以桁架结构和框架结构为例对所提二阶IRS方法进行了验证,并将计算结果与精确值、Guyan缩聚解、IRS缩聚解和IIRS缩聚解进行了比较,结果表明了所提方法计算精度最好,具有良好的工程应用前景。 展开更多

关键词 模型缩聚 Guyan法 改进模型缩聚方法 模型缩聚迭代法

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再生混凝土材料阻尼性能研究 被引量：18

14

作者 梁超锋 刘铁军 +2 位作者 邹笃建 杨秋伟 冯丽 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期160-164,共5页

针对再生混凝土阻尼性能,通过三点弯曲梁大尺寸材料阻尼测试装置,试验研究再生粗骨料(RecycledCoarse Aggregate,RCA)的取代率、RCA粒径、改性掺合料、激振力频率及幅值等因素对再生混凝土弹性阶段损耗因子影响。结果表明,再生混凝土损... 针对再生混凝土阻尼性能,通过三点弯曲梁大尺寸材料阻尼测试装置,试验研究再生粗骨料(RecycledCoarse Aggregate,RCA)的取代率、RCA粒径、改性掺合料、激振力频率及幅值等因素对再生混凝土弹性阶段损耗因子影响。结果表明,再生混凝土损耗因子分别随RCA取代率的增加及RCA平均粒径的减小而增加;随激振频率的增加及激振力幅值的减小而减小;与普通混凝土相比,再生混凝土的损耗因子增加3%～10%;复掺钢纤维+橡胶粉、粉煤灰+矿粉改性后的再生混凝土损耗因子较改性前分别增加45.8%及30.3%,阻尼增强效果显著。RCA与新硬化水泥砂浆间薄弱界面层的粘滞滑移变形、界面层应力集中所致微裂缝的产生与发展及内部裂隙间的摩擦作用增加了再生混凝土的阻尼耗能。因此,当再生混凝土用于大宗结构性材料时,综合考虑其强度及阻尼性能,RCA取代率不宜超过50%,并可复掺粉煤灰+矿粉进行综合改性。 展开更多

关键词 再生混凝土 损耗因子 RCA取代率 RCA粒径 综合改性 阻尼机理

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再生混凝土悬臂梁阻尼性能与损伤关系的试验研究 被引量：12

15

作者 梁超锋 刘铁军 +2 位作者 肖建庄 邹笃建 杨秋伟 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第7期100-106,共7页

再生混凝土结构构件非弹性阶段阻尼性能与其损伤程度密切相关。以再生粗骨料取代率及其粒级为主要参数，采用悬臂梁低周反复加载和自由衰减振动的交叉试验，研究再生混凝土悬臂梁在不同损伤阶段的阻尼性能，建立悬臂梁阻尼比与损伤指数... 再生混凝土结构构件非弹性阶段阻尼性能与其损伤程度密切相关。以再生粗骨料取代率及其粒级为主要参数，采用悬臂梁低周反复加载和自由衰减振动的交叉试验，研究再生混凝土悬臂梁在不同损伤阶段的阻尼性能，建立悬臂梁阻尼比与损伤指数的定量关系，探讨悬臂梁裂缝发展对其阻尼和损伤演变的影响。研究结果表明：再生混凝土悬臂梁阻尼比随损伤指数先增大后减小，峰值阻尼比是初试弹性阶段阻尼比的2～3倍；损伤指数相同时，再生混凝土悬臂梁阻尼比随再生粗骨料取代率的增加而增大，随再生粗骨料粒径的减小而增大；再生粗骨料的基本性质、取代率及其粒级对再生混凝土结构构件的阻尼比和损伤指数影响显著；再生混凝土悬臂梁阻尼性能和损伤指数的演变与悬臂梁裂缝数量、开展高度及宽度的发展密切相关。 展开更多

关键词 再生混凝土悬臂梁 阻尼性能 损伤指数 裂缝发展

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材料黏滞系数与损耗因子的频率相关性研究 被引量：9

16

作者 梁超锋 刘铁军 +1 位作者 邹笃建 杨秋伟 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期933-937,共5页

针对黏弹性材料KV阻尼模型的黏滞系数与复阻尼模型的损耗因子间的关系,由单自由度体系的结构动力学分析,并基于结构振动响应的一致性,推导建立了黏滞系数与损耗因子在结构线性稳态简谐振动和自由振动时的一般关系式;并利用该关系式,试... 针对黏弹性材料KV阻尼模型的黏滞系数与复阻尼模型的损耗因子间的关系,由单自由度体系的结构动力学分析,并基于结构振动响应的一致性,推导建立了黏滞系数与损耗因子在结构线性稳态简谐振动和自由振动时的一般关系式;并利用该关系式,试验研究了纤维混凝土材料黏滞系数和损耗因子的频率相关性.结果表明,黏滞系数与损耗因子间的关系在稳态简谐振动和自由振动时的表达形式相同,只是频率取值不同;纤维混凝土的损耗因子和黏滞系数都随频率增加而降低,且在0.5～1.0Hz频段降幅显著,而后渐趋平缓;相比于素混凝土,纤维混凝土的黏滞系数和损耗因子与激振频率的相关性更强.试验所得纤维混凝土频率相关的黏滞系数、损耗因子及推导所建立的两参数关系式为构建物理意义明确且又便于结构振动反应分析的阻尼系数或阻尼矩阵奠定了基础. 展开更多

关键词 黏弹性材料 黏滞系数 损耗因子 频率相关 纤维混凝土

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水平透壁通风管增强封闭碎石路堤降温的累积效应 被引量：1

17

作者 孙斌祥 杨丽君 +2 位作者 王伟 杨秋伟 徐敩祖 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期389-395,共7页

针对青藏高原高温冻土区采用的透壁通风管碎石公路路堤,进行了水平埋设透壁通风管封闭表面碎石路堤降温效果的室内试验,研究了负温通风透壁通风管增强其降温效果的累积效应。分析表明,除冷空气通过管壁小孔与通风管周围碎石区域孔隙空... 针对青藏高原高温冻土区采用的透壁通风管碎石公路路堤,进行了水平埋设透壁通风管封闭表面碎石路堤降温效果的室内试验,研究了负温通风透壁通风管增强其降温效果的累积效应。分析表明,除冷空气通过管壁小孔与通风管周围碎石区域孔隙空气循环产生的强迫对流降温作用外,负温通风透壁通风管封闭碎石试样还在上部碎石区域产生孔隙空气循环的自然对流降温效果。随着气温波动循环数的增加,碎石试样底部温度快速趋向负温,且其负温值不断降低。这种降温效果的累积效应能确保路堤及下土体冻结而有利于高温冻土区公路路堤的热稳定性。 展开更多

关键词 青藏公路 碎石路堤 透壁通风管 降温累积效应

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基于应变的玻璃幕墙结构胶损伤检测研究 被引量：12

18

作者 林圣忠 邵晓蓉 +3 位作者 王晨 房文字 王建栋 杨秋伟 《门窗》 2010年第12期22-23,共2页

本文提出了利用应变测量数据检测隐框玻璃幕墙结构胶损伤的方法,首先测量出幕墙玻璃板在外部激励下振动时各测点的动应变数据,然后综合比较各测点应变数据的变化情况,结构胶损伤的部位处必然对应着相对更大的应变数值,据此便可对结构胶... 本文提出了利用应变测量数据检测隐框玻璃幕墙结构胶损伤的方法,首先测量出幕墙玻璃板在外部激励下振动时各测点的动应变数据,然后综合比较各测点应变数据的变化情况,结构胶损伤的部位处必然对应着相对更大的应变数值,据此便可对结构胶是否损伤和损伤的位置作出准确判断。对一个1m×1m的玻璃板进行了结构胶损伤检测实验,结果表明了所提方法是合理可行的。 展开更多

关键词 损伤检测 隐框玻璃幕墙 结构胶 应变

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特征向量灵敏度计算的一种新方法 被引量：1

19

作者 杨秋伟 汪振东 梅红蕾 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1239-1244,共6页

在结构的振动控制、优化设计和损伤识别中经常需要用到特征向量灵敏度。目前已有的特征向量灵敏度精确计算方法有模态叠加法和Nelson方法,但模态叠加法需要用到高阶振型,这对于大型结构而言难以获得。Nelson方法虽然不需要用到高阶振型... 在结构的振动控制、优化设计和损伤识别中经常需要用到特征向量灵敏度。目前已有的特征向量灵敏度精确计算方法有模态叠加法和Nelson方法,但模态叠加法需要用到高阶振型,这对于大型结构而言难以获得。Nelson方法虽然不需要用到高阶振型,计算量较少,但对于各阶振型并无统一的灵敏度计算公式,且在操作步骤上稍显繁琐。本文参考Nelson方法的基本思想,提出一种新的计算特征向量灵敏度精确解法,对于各阶振型,推导了形式统一的灵敏度计算公式,本文所提方法在计算量上和Nelson方法相当,但更易于编程实现。数值算例结果说明了所提方法是合理可行的。 展开更多

关键词 特征向量 灵敏度 模态叠加法 Nelson方法

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大跨度钢结构雨篷在现代建筑工程的应用 被引量：6

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作者 沈雪 杨秋伟 李小琪 《门窗》 2012年第10期14-17,共4页

现今,雨篷是建筑中不可缺少的构件。随着中国钢材产量的大幅度提高,钢结构设计建造技术的不断进步,钢结构雨篷以其强度高,自重小,抗震性、抗倾覆能力强等特点越来越受关注。钢结构雨篷既能较好的满足雨篷的使用功能,又能对建筑物起到装... 现今,雨篷是建筑中不可缺少的构件。随着中国钢材产量的大幅度提高,钢结构设计建造技术的不断进步,钢结构雨篷以其强度高,自重小,抗震性、抗倾覆能力强等特点越来越受关注。钢结构雨篷既能较好的满足雨篷的使用功能,又能对建筑物起到装饰作用,使建筑整体和周围环境相协调。本文将针对大跨度钢结构雨篷的性能,重点探讨车站站台雨篷和公共建筑大悬挑雨篷的结构设计和材料选择,并提出钢结构雨篷的发展方向。 展开更多

关键词 钢结构 站台雨篷 大悬挑式雨篷

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