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题名调谐液体阻尼器-高层结构的实用抗震分析方法
- 1
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作者
邹万杰
梁敏容
李创第
葛新广
经承贵
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机构
广西科技大学土木建筑工程学院
柳州工学院土木建筑工程学院
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出处
《防灾减灾工程学报》
北大核心
2025年第2期282-294,共13页
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基金
国家自然科学基金(51468005)
广西自然科学基金(2019GXNSFBA245071)
+1 种基金
广西科技基地和人才专项(AD19245131)
广西高校防灾减灾与预应力技术重点实验室项目(GXKDTJ024)资助。
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文摘
针对设置调谐液体阻尼器(TLD)的高层结构在随机地震动激励下的响应求解方法复杂的问题,基于有限元动力分析技术和功率谱的二次式分解法,研究了顶层设置TLD的高层建筑结构在胡聿贤地震激励谱下动力响应谱矩的简明封闭解法。首先,根据TLD线性力学模型,建立TLD-高层建筑结构耦合地震动方程,再利用有限元分析技术获得高层建筑结构动力特性,重构以实模态表示的TLD-高层建筑结构等效动力学方程,解决了复杂受控结构动力特性不易获取的问题。其次,基于复模态法和二次式分解法推导了高层建筑结构的结构绝对位移、层间位移、方差和0~2阶谱矩的简明封闭解。最后,以一实际结构作为算例分析,通过本文方法所得楼层和节点谱矩与虚拟激励法计算结果对比,验证了所得响应谱矩的正确性;并探讨了结构振型数和TLD参数对减震性能的影响。结果表明:结构前三阶振型能保证响应结果的精度,且适当增大TLD长度、高度和选取合适阻尼比可有效提高高层结构的抗震性能。
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关键词
调谐液体阻尼器(TLD)
胡聿贤随机激励谱
二次式分解法
实用分析法
参数分析
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Keywords
tuned liquid dampers(TLD)
Hu Yuxian random excitation spectrum
quadratic decomposition method
practical analysis method
parameter analysis
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分类号
TU311.3
[建筑科学—结构工程]
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题名非平稳地震激励下惯容耗能结构动力响应解析法
- 2
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作者
李创第
王瑞勃
葛新广
江丽富
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机构
广西科技大学土木建筑工程学院
柳州工学院土木建筑工程学院
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出处
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第11期1862-1874,共13页
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基金
国家自然科学基金资助项目(51468005)
广西研究生教育创新计划资助项目(YCSW2022450)。
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文摘
针对惯容减震系统在非平稳地震激励下动力响应研究不足的问题,提出设有混联Ⅰ型惯容减震系统的多自由度耗能结构动力响应时变方差的解析解法。根据惯容减震系统的本构关系、结构的动力方程及非平稳地震激励,综合利用复模态法和虚拟激励法,将惯容耗能结构解耦为一阶系统,以便获得结构位移、速度、层间剪力等响应量的统一解。采用二次式分解法将统一解的时变功率谱密度函数转化为惯容耗能结构复模态特征值、模态系数、时变模态强度系数和含有圆频率平方项的二次式乘积的线性组合。在此基础上,利用非平稳模态谱矩在无限积分区间有解析解的特征,推导出非平稳地震激励下耗能结构响应时变方差的解析解。通过采用突加型白噪声激励对结构动力响应进行分析,验证了所提动力响应功率谱和时变方差的正确性。同时,基于突加型Kanai-Tajimi模型的框架结构动力响应研究,分析了惯容系统参数对减震效果的影响。所提方法可适用于线性结构在其他非平稳调制函数的地震动下的响应分析。
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关键词
惯容减震系统
非平稳地震激励
功率谱二次式分解法
时变方差
解析解法
-
Keywords
inertial damping system
non-stationary seismic excitation
quadratic decomposition method of power spectrum
time-varying variance
analytical solution
-
分类号
TU311.3
[建筑科学—结构工程]
O324
[理学—一般力学与力学基础]
-
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题名多自由度惯容系统耗能体系减震性能的实用分析方法
- 3
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作者
邓林
葛新广
李祚华
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机构
黄山学院建筑工程学院
柳州工学院土木建筑工程学院
装配式建筑黄山市技术创新中心
哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院
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出处
《振动工程学报》
EI
CSCD
北大核心
2024年第12期2034-2044,共11页
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基金
安徽省高校自然科学重点项目(2023AH051381,2022AH051956)
国家自然科学基金资助项目(51978224)。
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文摘
本文推导了由设置惯容系统的高层建筑结构组成的耗能体系随机地震动响应的简明封闭解,并探究了惯容系统在建筑结构中的设置方案,提出了惯容系统耗能体系实用分析法。根据串联型惯容系统的力学构造图及在建筑结构中的设置方案,建立了耗能体系耦合地震动方程。针对实际结构动力方程中阻尼和刚度参数不易求解的问题,利用有限元技术和动力学原理获得了以实模态振动参数表示的无控结构动力方程的等效形式,并重构了串联型惯容系统耗能体系的地震动方程。基于功率谱密度函数的二次式分解法推导出建筑结构相对于地面位移、层间位移及惯容阻尼力等系列响应谱矩的简明封闭解。通过算例验证了所提简明封闭解的正确性;并研究了实模态振型数对于系列响应0~2阶谱矩的影响和惯容系统设置楼层位置对高层建筑结构减震效果的影响。研究表明,在对多自由度耗能结构进行响应分析时,采用无控结构自由振动分析时振型参与质量比累计达到100%所对应的实振型个数可获得稳定的分析精度和计算效率;以减少无控结构层间位移作为串联型惯容系统在建筑结构中的布置策略是可行的。本文可为复杂建筑结构设置串联型惯容系统的随机地震动响应分析提供参考。
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关键词
串联型惯容系统
二次式分解法
谱矩
封闭解
实用分析法
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Keywords
series inertia damper(SID)
quadrat
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分类号
TU311.3
[建筑科学—结构工程]
TU352.1
[建筑科学—结构工程]
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题名串联型惯容系统多自由度结构地震响应分析
- 4
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作者
管涛
王善库
葛新广
王昌盛
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机构
信阳职业技术学院建筑工程学院
柳州工学院土木建筑学院
黄淮学院建筑工程学院
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出处
《计算力学学报》
北大核心
2025年第1期130-138,共9页
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基金
河南省高等学校重点科研项目(22B560008)资助。
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文摘
研究串联型惯容系统多自由度结构随机地震响应的简明封闭解,分析了惯容系统参数及设置位置对结构减震性能的影响。首先,根据串联型惯容系统力学构造图,建立多自由度结构-惯容系统耦合地震动方程。其次,运用二次式分解法推导出建筑结构节点相对于地面的绝对位移、层间节点位移及串联型惯容系统阻尼力等系列响应的0~2阶谱矩的简明封闭解。最后,通过算例,验证所提方法的正确性并研究了惯容系统参数及设置位置对结构减震性能的影响。研究表明,串联型惯容系统对结构层间位移和顶层绝对位移的减震性能具有非一致性特点;在层间位移较大的楼层设置惯容系统的布置策略是经济可行的。本文可为惯容系统实际工程应用提供参考。
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关键词
串联惯容系统
简明封闭解
二次式分解法
参数分析
阻尼器布置策略
-
Keywords
series inerter damper
concise closed-form solution
quadratic decomposition method
parameter analysis
damper setting strategy
-
分类号
TU311.3
[建筑科学—结构工程]
O302
[理学—力学]
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题名设置惯容系统的非对称大跨悬挂结构风振响应分析
- 5
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作者
田翀
谭志强
卢兴龙
庞迎波
覃媛媛
葛新广
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机构
中建科工集团有限公司
广西职业师范学院土木建筑工程学院
柳州工学院土木建筑学院
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出处
《应用数学和力学》
北大核心
2025年第3期310-323,共14页
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基金
国家自然科学基金(51868007)。
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文摘
针对非对称大跨悬挂结构双向随机风振响应显著的问题,提出了一种利用惯容系统来抑制结构振动的策略,并针对减振体系随机风振响应分析方法复杂的现状,提出了一种简明分析法.首先,建立了顺风向脉动激励下结构水平和竖向耦合振动的动力学方程,借助有限元分析技术获得了大跨度悬挂结构的实模态动力参数,并基于实模态理论重构了减振体系的动力方程.其次,基于复模态法和虚拟激励法,获得了大跨度悬挂结构的位移、层间位移和惯容系统出力等响应量频域统一解,并基于功率谱的二次式分解法获得了上述响应量0阶、2阶和4阶谱矩和方差简明封闭解.最后,利用算例验证了所提封闭解的正确性,并基于此研究了惯容系统参数对抑制悬挂结构双向风振动的特征.研究表明,大跨悬挂结构的悬挂部分水平和竖向振动加速度均显著影响舒适度,工程设计时需要考虑双向振动,设置惯容系统可有效降低双向振动.
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关键词
非对称大跨度悬挂结构
惯容系统
Davenport风速谱
功率谱二次式分解法
封闭解
-
Keywords
asymmetric large span suspension structure
series inerter damper(SID)
Davenport spectrum
quadratic decomposition method for power spectrum
closed-form solution
-
分类号
TU317
[建筑科学—结构工程]
TU352.1
[建筑科学—结构工程]
-
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题名高层结构-混联Ⅱ型惯容阻尼耗能体系减震性分析
- 6
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作者
王晓琳
王善库
葛新广
王昌盛
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机构
信阳职业技术学院建筑工程学院
柳州工学院土木建筑学院
黄淮学院建筑工程学院
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出处
《地震工程与工程振动》
CSCD
北大核心
2024年第5期176-187,共12页
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基金
河南省科技攻关项目(242102320030)
河南省高等学校重点科研项目(22B560008)。
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文摘
针对高层结构中设置混联Ⅱ型惯容阻尼器组成耗能体系的随机响应分析复杂的问题,提出了结构位移及阻尼器阻尼力响应的封闭解,并基于所获得的封闭解探究了实模态振型数对分析精度的影响和在原结构层间位移超限楼层设置阻尼器能有效减震的布置策略。首先,根据混联Ⅱ型惯容阻尼器力学构造图及设置方式,建立阻尼器阻尼力与结构节点水平位移的微分型本构关系进而重构耗能体系的地震动方程。其次,利用实模态解耦法获得高层结构简明等效的动力学参数,运用功率谱二次式分解法推导出结构节点相对于地面的绝对位移、竖向构件层间位移及阻尼器阻尼力等响应的功率谱精确二次式解进而推导出耗能体系基于双过滤白噪声激励下系列响应的0~2阶谱矩简明封闭解。最后,通过算例,验证了所提封闭解的正确性;研究了实模态振型数对系列响应谱矩分析精度的影响和阻尼器设置位置对结构减震效果的影响。研究表明:对于多自由度结构响应分析时,建议采用原结构自由振动分析时质量参与系数累计达100%时所对应的振型数,可获得稳定的精度和提高大型复杂结构设置混联Ⅱ型惯容阻尼器的响应的分析效率;通过在原结构层间位移超限楼层或连续多层层间位移超限的楼层中间隔一层设置参数合适的混联Ⅱ型惯容阻尼器可有效降低结构的地震动响应,所提惯容阻尼器设置策略具有较好的经济性。所提解析解和惯容系统在高层结构的设置策略可为混联Ⅱ型惯容阻尼器在实际工程应用中提供有益的参考价值。
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关键词
混联Ⅱ型惯容阻尼器
功率谱二次式分解法
封闭解
实模态振型数
阻尼器设置策略
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Keywords
series-parallel layout Ⅱ inerter damper
quadratic decomposition method of power spectral density function
closed-form solution
number of real mode shapes
damper setting strategy
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分类号
TU311.3
[建筑科学—结构工程]
TU352.1
[建筑科学—结构工程]
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题名大跨度刚构桥地震动随机响应的新封闭解
- 7
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作者
林本虎
葛新广
梁高荣
黄海珊
谢开仲
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机构
广西交建工程检测咨询有限公司
柳州工学院土木建筑学院
广西大学土木建筑工程学院
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出处
《广西大学学报（自然科学版）》
CAS
北大核心
2023年第4期755-765,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(51868007)。
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文摘
针对大跨度刚构桥顺桥向随机地震激励下响应分析比较复杂的问题,提出了一种基于双过滤白噪声随机地震动激励下,全桥顺桥向及竖向耦合振动响应分析简明封闭解法。首先建立考虑刚构桥顺桥向及竖向耦合振动的地震动方程,并利用实模态振型分解法获得以实模态广义变量表示的地震动方程,其中振动参数易通过有限元分析技术获得。其次,基于复模态法和虚拟激励法获得刚构桥桥墩及桥跨结构地震动位移、速度、实模态广义变量等响应量频域统一解,并基于二次式分解法获得了上述响应量0、1、2谱矩和方差的简明封闭解。然后,基于动力学等效原则给出了刚构桥等效地震力的计算式。最后,通过算例验证了所提封闭解的正确性,并研究了刚构桥双向地震动位移和等效地震力与实模态振型的关系。研究表明,刚构桥响应量受多个振型影响,抗震分析时需要考虑多个振型的参与。
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关键词
大跨度刚构桥
双过滤白噪声谱
二次式分解法
封闭解
等效地震力
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Keywords
long span rigid frame bridge
double filtered white noise spectrum
quadratic decomposition method
closed-form solution
equivalent seismic force
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分类号
TU317
[建筑科学—结构工程]
TU352.1
[建筑科学—结构工程]
-
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题名刚构桥随机地震动响应的简明解析解及等效地震力计算
- 8
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作者
廖勇刚
张梨荣
葛新广
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机构
广西西江集团红花二线船闸有限公司
柳州工学院土木建筑学院
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出处
《世界地震工程》
北大核心
2023年第4期131-141,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(51868007)。
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文摘
顺桥向随机地震动作用下,大跨度刚构桥墩梁固结处墩顶产生动弯矩会引起桥跨产生动弯矩,从而会引起桥跨结构水平及竖向耦合振动。针对现行刚构桥随机地震动响应无解析解的问题,提出了一种分析其顺桥向随机地震激励下水平及竖向耦合震动响应分析的简明解析解。首先,建立刚构桥顺桥向激励下水平和竖向耦合振动的地震动方程,利用实模态振型分解法将结构地震动化为以实模态广义坐标表示的系列单自由度地震动方程的线性组合;其次,基于虚拟激励法获得刚构桥实模态广义坐标和结构位移的频域解,并基于二次式分解法获得了上述响应量的0~2谱矩和方差的简明解析解;再次,基于动力学等效原则获得了刚构桥等效地震力的计算式;最后,通过算例验证了所提解析解的正确性,并研究了刚构桥响应量与实模态振型的关系。研究表明:刚构桥地震动分析时需要考虑多个振型的影响,且竖向振动不能忽略。本文所提方法可用于其他复杂桥梁基于复杂平稳随机激励下响应量的分析。
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关键词
刚构桥
二次式分解法
顺桥向与竖向耦合震动
解析解
等效地震力
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Keywords
rigid frame bridge
quadratic decomposition method
horizontal and vertical coupling vibration
analytical solutions
equivalent seismic force
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分类号
TU317
[建筑科学—结构工程]
TU352.1
[建筑科学—结构工程]
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题名基于胡聿贤谱的多自由度惯容系统地震响应分析
- 9
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作者
李创第
樊新宇
柴一格
王瑞勃
葛新广
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机构
广西科技大学土木建筑工程学院
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出处
《计算力学学报》
2025年第4期646-654,共9页
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基金
国家自然科学基金(51468005)
广西研究生教育创新计划(YCSW2022450)
柳州市科技攻关与新产品试制项目(2022CCC0101)资助.
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文摘
实际工程中通过布置控制系统来提高在复杂地震激励下结构的稳定性,其中惯容系统作为新型的结构控制系统在多自由度结构基于复杂激励下的研究较少.本文针对在多自由度结构中布置混联Ⅰ型惯容系统在地震激励下对结构抗震效果的影响进行了系统的分析.首先,对设置混联Ⅰ型惯容系统的多自由度结构建立运动方程,运用复模态法引入状态变量对运动方程进行解耦.其次,运用虚拟激励法获得结构响应的频域统一解,以胡聿贤谱为地震激励模型,运用二次式分解法获得简明的响应功率谱、响应方差和0~2阶谱矩解析解.最后,通过对一布置混联Ⅰ型惯容系统的多自由度结构算例与虚拟激励法获得的响应功率谱、响应方差和0~2阶谱矩进行对比,验证了本文方法的准确性,并对布置混联Ⅰ型惯容系统结构的抗震效果以及惯容参数对结构的抗震效果的影响进行系统分析.
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关键词
混联Ⅰ型惯容系统
胡聿贤谱
二次式分解法
抗震效果分析
参数分析
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Keywords
Series-Parallel-ⅠInerter System(SPIS-I)
Hu Yuxian spectrum
quadratic decomposition method
seismic effect analysis
parametric analysis
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分类号
O324
[理学]
TU311.3
[理学—一般力学与力学基础]
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