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土-桩-框架结构动力相互作用非线性有限元模拟 被引量:10
1
作者 何益斌 夏栋舟 +1 位作者 黄欣荣 闫岩 《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》 EI CAS 2008年第3期428-432,共5页
目的用有限元方法研究土-桩-框架结构动力相互作用动力反应效应.方法以AN-SYS程序为工具和平台,选用符合实际工作机理的Davidenkov地基模型并定义其参数,利用ANSYS的重启动分析方法、采用APDL参数设计语言编制程序来实现对土体材料的非... 目的用有限元方法研究土-桩-框架结构动力相互作用动力反应效应.方法以AN-SYS程序为工具和平台,选用符合实际工作机理的Davidenkov地基模型并定义其参数,利用ANSYS的重启动分析方法、采用APDL参数设计语言编制程序来实现对土体材料的非线性及动力本构模型的模拟;同时利用ANSYS中Combin14单元模拟黏弹性边界,以此建立人工边界来模拟辐射阻尼效应;并提出集成阻尼矩阵的方法,解决结构和地基土阻尼不同而导致的阻尼耦合的问题.结果通过算例对土-桩-框架结构进行ANSYS分析,考虑土的非线性、接触边界非线性以及阻尼的耦合问题,研究了不同性质地基土的非线性以及不同上部结构对整个体系动力特性的影响,并与已有实验研究结果进行对比分析.结论结果表明提出的有限元方法能很好的模拟整个相互作用体系的非线性效应,为工程实践与设计提供重要的理论依据. 展开更多
关键词 土-结构动力相互作用 非线性 ANSYS APDL参数设计 动力反应
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土-结构相互作用的非线性反应 被引量:5
2
作者 刘军 王丹民 王铁光 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第9期915-918,共4页
为了建立合理的高层建筑在强震作用下的土 结构非线性相互作用分析模型 ,进行了结构 基础 地基体系模型的振动台实验·实验验证了土性非弹性引起的非线性效应以及基础和周围土体局部脱离接触所引起的非线性效应·通过数据分析... 为了建立合理的高层建筑在强震作用下的土 结构非线性相互作用分析模型 ,进行了结构 基础 地基体系模型的振动台实验·实验验证了土性非弹性引起的非线性效应以及基础和周围土体局部脱离接触所引起的非线性效应·通过数据分析给出了非线性反应的基本特征 ,为合理估计两种非线性的影响提供了实验基础·分析表明完整的土 结构体系非线性模型中要充分考虑到基础翘离的影响 ,包括翘离引起的基础有效接触刚度的变化以及竖向振动与水平和回转振动三者的耦合效应· 展开更多
关键词 土-结构相互作用 非线性反应 翘离 埋入基础 高层建筑 地震反应 模型 振动
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考虑局部非线性影响的设备-结构相互作用研究 被引量:6
3
作者 姜忻良 张崇祥 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第16期106-113,共8页
针对某些设备在地震时容易破坏的特点,进行考虑设备非线性因素影响的设备-结构动力相互作用体系分析。引入了能考虑局部非线性的混合动态子结构法,并将设备作为非线性二级子结构参与分析,导出了线性与非线性耦合的混合动态子结构方程。... 针对某些设备在地震时容易破坏的特点,进行考虑设备非线性因素影响的设备-结构动力相互作用体系分析。引入了能考虑局部非线性的混合动态子结构法,并将设备作为非线性二级子结构参与分析,导出了线性与非线性耦合的混合动态子结构方程。应用该方法进行了设备-结构动力相互作用体系三种不同计算模型的地震时程响应分析。研究表明:一般情况下,考虑非线性设备与线性结构相互作用后,结构反应有所减小,设备反应增大,具体结果不仅与结构自身特性有关而且与地震动类型密切相关。提出的该方法具有计算可靠、效率高的特点。 展开更多
关键词 混合动态子结构 二级子结构 设备 -结构 动力相互作用 有限元 局部非线性
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土-桩-框架结构非线性相互作用的精细数值模型及其验证 被引量:5
4
作者 张亚旭 王修信 庄海洋 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2010年第5期558-566,共9页
利用有限元软件ABAQUS,建立了土-桩-框架结构非线性相互作用(SSI)的二维精细有限元模型,分别采用记忆型粘塑性嵌套面模型和损伤塑性模型模拟土体和混凝土材料,采用梁单元和rebar单元模拟RC桩基及其内部纵筋,采用接触面对法模拟桩土接触... 利用有限元软件ABAQUS,建立了土-桩-框架结构非线性相互作用(SSI)的二维精细有限元模型,分别采用记忆型粘塑性嵌套面模型和损伤塑性模型模拟土体和混凝土材料,采用梁单元和rebar单元模拟RC桩基及其内部纵筋,采用接触面对法模拟桩土接触效应,取得了良好的计算效果。将自由场、框架、土-桩-框架结构模型的分析结果和其它成熟的计算软件进行对比,验证了数值模型的有效性。分析发现:桩基外侧靠近承台处的土体的非线性反应很强烈,而桩基内部土体的非线性反应较小,很大程度上只是跟随群桩一起运动。由于桩土动力接触,桩顶的加速度反应可能超出上部结构,并且桩顶的加速度时程曲线上有非常明显的"针"状突变。随着地震动强度的增加,上部框架逐渐表现出单自由度体系的动力特征,加速度反应谱有从多个波峰退化为单一波峰的趋势。 展开更多
关键词 桩-土-结构相互作用 非线性 有限元
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接触非线性对土-结构动力相互作用的影响 被引量:5
5
作者 宿金成 王幼清 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第S1期126-130,共5页
动力接触非线性是土-结构动力相互作用研究的难点之一。分析土-结构动力相互作用的接触条件和接触状态,构建法向接触单元和切向接触单元模拟土-结构动力相互作用的接触非线性。建立数值模型,分析土-结构在水平加速度波作用下的响应。结... 动力接触非线性是土-结构动力相互作用研究的难点之一。分析土-结构动力相互作用的接触条件和接触状态,构建法向接触单元和切向接触单元模拟土-结构动力相互作用的接触非线性。建立数值模型,分析土-结构在水平加速度波作用下的响应。结果表明,叠加法向接触单元和切向接触单元可以有效模拟土-结构动力相互作用的接触非线性。在水平加速度波作用下,分析土-结构的相互作用而不考虑接触的分析性对基底的竖向应力影响不大,但是会低估基底的水平应力。 展开更多
关键词 接触非线性 土-结构动力相互作用 接触单元
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土-结构非线性相互作用混合约束模态实施方法 被引量:7
6
作者 姜忻良 张海顺 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期52-56,共5页
分析、探讨线性-非线性混合约束模态综合法用于土-结构相互作用的动力分析实施方法。据结构存在局部非线性特性,提出对整体结构划分为若干个线性、非线性子结构,对线性子结构只需一步提取特性矩阵并进行方程降阶,而对非线性子结构则逐... 分析、探讨线性-非线性混合约束模态综合法用于土-结构相互作用的动力分析实施方法。据结构存在局部非线性特性,提出对整体结构划分为若干个线性、非线性子结构,对线性子结构只需一步提取特性矩阵并进行方程降阶,而对非线性子结构则逐步提取降阶后的等效特性矩阵。通过组装各子结构达到对整体结构特性矩阵的降阶处理。对非线性子结构凭借在小段时间Δt内利用分段等效线性化手段,通过ANSYS二次开发工具UPFs编辑写成可执行程序文件,并与MATLAB联立计算,实现特性矩阵提取。结果表明,该方法求得结构的各阶频率和动态响应时程曲线与ANSYS直接计算吻合良好。可逐步提取等效弹塑性特性矩阵,为采用变化的特性矩阵对结构进入塑性阶段深层次分析研究提供有效方法。 展开更多
关键词 土-结构相互作用 约束模态综合法 势能判据截断准则 局部非线性 弹塑性刚度矩阵
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爆炸波作用下地下防护结构与围岩的非线性动力相互作用分析 被引量:5
7
作者 曹志远 曾三平 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第5期385-390,共6页
针对实际地下工程中普遍存在的材料非线性以及半无限介质域的处理问题,给出了基于时间有关基本解的时域边界元法与非线性动力有限元法的耦合方法,应用该耦合方法计算了一马蹄形截面地下防护结构与围岩受爆炸冲击波作用下非线性相互作用... 针对实际地下工程中普遍存在的材料非线性以及半无限介质域的处理问题,给出了基于时间有关基本解的时域边界元法与非线性动力有限元法的耦合方法,应用该耦合方法计算了一马蹄形截面地下防护结构与围岩受爆炸冲击波作用下非线性相互作用的时间历程,并与线弹性情况进行了比较分析。结果表明:本文的方法具有较高精度,真实地再现了波在弹性层中传播以及反射的全过程。 展开更多
关键词 爆炸力学 耦合法 边界元 有限元 动力相互作用 非线性分析 爆炸波 地下防护结构 围岩
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考虑土-结构相互作用的大跨度斜拉桥非线性地震反应分析 被引量:4
8
作者 李纬 丁海平 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2009年第5期555-560,共6页
运用大型有限元通用软件ANSYS/LS-DYNA及其并行运算功能,进行了考虑土-结构相互作用的大跨度斜拉桥地震反应分析。考虑混凝土、土介质和悬索材料的非线性与考虑材料线弹性的计算结果比较表明,考虑材料非线性情况时,由于进入塑性阶段后... 运用大型有限元通用软件ANSYS/LS-DYNA及其并行运算功能,进行了考虑土-结构相互作用的大跨度斜拉桥地震反应分析。考虑混凝土、土介质和悬索材料的非线性与考虑材料线弹性的计算结果比较表明,考虑材料非线性情况时,由于进入塑性阶段后的能量耗散,内力比考虑线性情况时小;而进入塑性阶段后,结构刚度变小,运动量要比考虑线性情况时大。 展开更多
关键词 ANSYS/LS-DYNA 大跨桥梁 土-结构相互作用 非线性 地震反应分析
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土的非线性对土-地下结构相互作用的影响 被引量:2
9
作者 徐志英 徐新宁 《河海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 1993年第1期102-105,共4页
1 引言土与地下结构在外力作用下的反应不仅决定于各自的性状,而且还与它们间界面上的变形协调及相互传递的作用力和反作用力有关.因此,地下结构的设计和计算应当考虑土与地下结构间的静动力相互作用,其实质是涉及土的性质对地下结构界... 1 引言土与地下结构在外力作用下的反应不仅决定于各自的性状,而且还与它们间界面上的变形协调及相互传递的作用力和反作用力有关.因此,地下结构的设计和计算应当考虑土与地下结构间的静动力相互作用,其实质是涉及土的性质对地下结构界面上和结构内的静、动力反应的影响.土的性质,主要是变形性质和强度性质.本文拟就土的变形性质对土-地下结构相互作用的影响作些探索。 展开更多
关键词 地下结构 非线性 相互作用
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考虑土-结相互作用大型风力发电结构风致响应分析 被引量:27
10
作者 柯世堂 王同光 +2 位作者 曹九发 赵林 葛耀君 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第2期18-25,共8页
以南京航空航天大学自主研发的某5MW大型风力发电结构为研究对象,建立考虑叶片离心力的"叶片-机舱-塔架-基础"一体化有限元模型,并通过在基础和土体交界面上设置质量弹簧和阻尼器来考虑土-结相互作用(简称SSI)效应;然后基于... 以南京航空航天大学自主研发的某5MW大型风力发电结构为研究对象,建立考虑叶片离心力的"叶片-机舱-塔架-基础"一体化有限元模型,并通过在基础和土体交界面上设置质量弹簧和阻尼器来考虑土-结相互作用(简称SSI)效应;然后基于谐波叠加法和改进的叶素-动量理论模拟考虑旋转和相干效应的风力发电结构脉动风场;最后进行风力发电结构的风致响应分析。结果表明考虑SSI效应的大型风力发电结构风振响应具有多振型响应和多模态耦合特性,叶片和塔架的风致背景、共振响应及其耦合项作用机理不同。研究认为SSI效应对大型风力发电结构的风致响应影响明显。 展开更多
关键词 大型力发电结构 脉动场模拟 土-结相互作用 致响应 改进的叶素-动量理论
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考虑土体结构相互作用的大型双曲冷却塔风致响应分析 被引量:4
11
作者 沈国辉 王宁博 +2 位作者 鲍侃袁 孙炳楠 楼文娟 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期777-783,共7页
采用有限元方法模拟大型双曲冷却塔的土体与结构相互作用(SSI),分析不同土体条件下自振特性的特征,基于风洞试验结果进行风致响应的计算,并分析不同土体条件下响应的差别。研究表明:土体刚度越小,土体结构体系的自振频率也越小;土体对... 采用有限元方法模拟大型双曲冷却塔的土体与结构相互作用(SSI),分析不同土体条件下自振特性的特征,基于风洞试验结果进行风致响应的计算,并分析不同土体条件下响应的差别。研究表明:土体刚度越小,土体结构体系的自振频率也越小;土体对冷却塔上半部分的子午向薄膜力影响较小,对下半部分影响较大;考虑SSI效应后,平均风作用下冷却塔径向位移增大,子午向薄膜力减小,脉动风作用下径向位移均方根增大,子午向薄膜力均方根几乎不变。 展开更多
关键词 冷却塔 荷载 有限元 结构土体相互作用 自振特性
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土-桩-高层结构相互作用体系非线性分析与数值模拟
12
作者 彭潇 曾艳 曾林 《工程建设》 2007年第6期11-14,共4页
基于有限元方法,以高层框架结构为对象,提出了一种模拟地震作用下土-桩-结构相互作用的数值方法,分析了刚性地基假定与考虑相互作用两种情形,并对结果进行了分析对比。
关键词 土-桩-高层结构 相互作用 非线性分析 数值模拟 地震反应
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基于土-结构相互作用的海上风机模态分析 被引量:6
13
作者 李益 张宏战 马震岳 《水电与新能源》 2013年第1期70-73,共4页
利用ANSYS有限元软件,建立了海上风机"基础-塔筒-机舱-轮毂-叶片"耦联整体结构的有限元模型,分别运用m法和P-y曲线法分析了土-结构相互作用对海上风机整体结构的自振特性的影响,结果表明:土-结构相互作用对海上风机整体结构... 利用ANSYS有限元软件,建立了海上风机"基础-塔筒-机舱-轮毂-叶片"耦联整体结构的有限元模型,分别运用m法和P-y曲线法分析了土-结构相互作用对海上风机整体结构的自振特性的影响,结果表明:土-结构相互作用对海上风机整体结构自振特性的影响比较显著,且P-y曲线法比m法更合理。 展开更多
关键词 海上 三桩基础 土-结构相互作用 M法 P—y曲线法 模态分析
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桩―土―隔震结构动力相互作用体系的非线性分析
14
作者 赵建东 《山西建筑》 2017年第17期34-36,共3页
提出了考虑土与结构动力相互作用的隔震结构的简化力学模型,建立了桩―土―隔震结构动力相互作用体系的串联质点模型和相应的动力微分方程。利用MATLAB软件编制了考虑SSI效应和不考虑SSI效应作用下隔震结构体系的动力分析程序,并针对某... 提出了考虑土与结构动力相互作用的隔震结构的简化力学模型,建立了桩―土―隔震结构动力相互作用体系的串联质点模型和相应的动力微分方程。利用MATLAB软件编制了考虑SSI效应和不考虑SSI效应作用下隔震结构体系的动力分析程序,并针对某实际结构作出了相应的分析研究。 展开更多
关键词 等效双线性 隔震结构 与结构相互作用 非线性分析
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考虑土-结构相互作用的桥梁脆弱性分析方法及其应用 被引量:3
15
作者 李宇 朱晞 杨庆山 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第7期134-140,共7页
将FEMA440考虑土-结构相互作用的能力谱方法与桥梁脆弱性分析相结合,提出能够综合考虑地基柔性效应、运动学效应和基础阻尼效应的桥梁脆弱性分析方法,再结合所统计的与我国桥梁抗震设计规范相容的强度折减系数谱,对某城市高架梁式桥进... 将FEMA440考虑土-结构相互作用的能力谱方法与桥梁脆弱性分析相结合,提出能够综合考虑地基柔性效应、运动学效应和基础阻尼效应的桥梁脆弱性分析方法,再结合所统计的与我国桥梁抗震设计规范相容的强度折减系数谱,对某城市高架梁式桥进行脆弱性分析,建立相应的脆弱性曲线,并与非线性动力时程分析法和不考虑土-结构相互作用的脆弱性分析法所建立的脆弱性曲线进行比较。计算结果表明:所建立的考虑土-结构相互作用的脆弱性曲线与非线性动力时程分析的计算结果十分接近,而不考虑土-结构相互作用的脆弱性曲线则与实际情况有较大差距。可见,该方法可以较为准确地对考虑土-结构相互作用的桥梁结构进行脆弱性分析,这也验证了该法应用于我国桥梁结构抗震性能评估的可行性。 展开更多
关键词 桥梁 脆弱性分析 土-结构相互作用 能力谱法 非线性分析
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平面波输入下海水-海床-结构动力相互作用分析 被引量:8
16
作者 陈少林 孙杰 柯小飞 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期578-590,共13页
海洋工程结构的地震反应分析是保证海洋工程结构地震安全的重要环节.由于其所处的复杂环境,该问题涉及到流固耦合和土-结相互作用.本文基于海水、饱和海床、基岩流固耦合统一计算框架,采用Davidenkov模型和修正的Masing准则考虑饱和海... 海洋工程结构的地震反应分析是保证海洋工程结构地震安全的重要环节.由于其所处的复杂环境,该问题涉及到流固耦合和土-结相互作用.本文基于海水、饱和海床、基岩流固耦合统一计算框架,采用Davidenkov模型和修正的Masing准则考虑饱和海床的非线性,在脉冲SV波垂直入射下,进行了海域场地和海洋工程结构的动力响应分析.首先,对比分析了线性自由场和非线性自由场输入情形的海域场地非线性反应,结果表明线性自由场输入时反应不合理,自由场分析和场地分析应该采用相一致的本构模型.然后,对比分析了海床分别为线性和非线性情形时,海域场地以及海水-海床-结构体系的反应特征.与线性海床情形相比,非线性对海床反应的影响主要由如下两方面因素控制:一方面,非线性导致饱和海床模量减小,饱和海床与基岩间的波阻抗比减小,由基岩到饱和海床间的反射系数和透射系数增加,导致反应增大;另一方面,非线性导致阻尼加大,使海床反应减小.对于本文算例而言,阻尼对非线性海床结果的影响占主导作用. 展开更多
关键词 海水-海床-结构相互作用 土体非线性 自由场分析 饱和多孔介质 人工边界
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考虑土-结构相互作用下不规则建筑振动控制进展 被引量:2
17
作者 李春祥 张伏海 +1 位作者 顾新花 刘青 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期234-241,共8页
国际上大多被动、主动和半主动控制都是基于结构的动力特性设计的。然而,对于建造于软弱地基上结构,土-结构相互作用(SSI)效应比较强烈,致使土-结构相互作用体系的动力特性发生改变,而这种改变将在很大程度上影响结构振动控制的效果。因... 国际上大多被动、主动和半主动控制都是基于结构的动力特性设计的。然而,对于建造于软弱地基上结构,土-结构相互作用(SSI)效应比较强烈,致使土-结构相互作用体系的动力特性发生改变,而这种改变将在很大程度上影响结构振动控制的效果。因此,在结构振动控制设计时,需要定量地考虑SSI的影响。首先,综述了考虑SSI效应研究结构被动控制、主动控制和半主动控制的进展。接着,广泛地评述了考虑SSI效应研究不规则建筑振动控制的进展。接着,建议了考虑SSI效应研究不规则建筑半主动控制的展望。最后,指出了考虑SSI弹性和弹塑性不规则建筑基于支持向量机半主动控制的研究前景。 展开更多
关键词 土-结构相互作用 振动控制 被动控制 主动控制 半主动控制 非线性 不规则建筑 软土 地震 支持向量机
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土-结构相互作用系统地震动力特性的突变理论分析 被引量:2
18
作者 王志强 申建红 《西安建筑科技大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2012年第4期463-467,473,共6页
地震荷载作用下,将土和结构作为一个系统,可较好体现地震作用下结构动力特性的影响.对一个简单的土-结构相互作用系统模型,计算了其动能和形变能,通过拉格朗日方程导得对土-结构相互作用系统的运动方程,并将其归结为以结构振幅为状态变... 地震荷载作用下,将土和结构作为一个系统,可较好体现地震作用下结构动力特性的影响.对一个简单的土-结构相互作用系统模型,计算了其动能和形变能,通过拉格朗日方程导得对土-结构相互作用系统的运动方程,并将其归结为以结构振幅为状态变量的尖点突变模型,来对结构的动力特性进行分析.尖点突变模型的对应性状表明,非线性弹簧使系统具有可变频特性,使得地震作用下的土-结构相互作用系统不发生线性系统中的"共振"现象;当系统频率变化使控制点(u,v)跨越尖点突变模型分叉集时,结构的振幅和振动相位会发生突变,并且结构振幅的突变值随地震频率而变,也即地震频率变化对土-结构相互作用系统动力特性的影响有"路径"效应. 展开更多
关键词 土-结构相互作用 突变理论 非线性 动力特性
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对土-结构动力相互作用研究若干问题的思考 被引量:12
19
作者 宰金珉 庄海洋 《徐州工程学院学报》 2005年第1期1-6,共6页
就目前土-结构动力相互作用研究中几个重要问题的研究现状进行了总结,并提出了需要进一步研究的几个课题和研究方法.这些问题包括:(1)深厚软弱地基上土-高层建筑的动力相互作用;(2)软弱地基土-大型地下结构的动力相互作用;(3)拟建建筑... 就目前土-结构动力相互作用研究中几个重要问题的研究现状进行了总结,并提出了需要进一步研究的几个课题和研究方法.这些问题包括:(1)深厚软弱地基上土-高层建筑的动力相互作用;(2)软弱地基土-大型地下结构的动力相互作用;(3)拟建建筑对周围已建建筑物抗震性能的影响;(4)土-结构动力相互作用效应对结构主、被动控制的影响;(5)土-结构动力相互作用涉及的材料和接触面非线性特性;(6)土-结构动力相互作用的试验研究. 展开更多
关键词 土-结构动力相互作用 若干问题 深厚软弱地基 软弱地基土 非线性特性 研究现状 高层建筑 研究方法 地下结构 抗震性能 作用效应 被动控制 试验研究 建筑物 接触面
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不同震级作用下的设备-结构动力相互作用体系地震反应分析 被引量:3
20
作者 姜忻良 冀晨歌 《石家庄铁道大学学报(自然科学版)》 2016年第4期8-15,32,共9页
为研究是否考虑设备-结构动力相互作用在不同地震阶段的差别,对建筑结构中常见的设备-结构相互作用体系进行了小震、中震和大震阶段的地震时程反应分析。分析了不同震级作用下考虑相互作用后给结构与设备的地震反应带来的变化。结果表明... 为研究是否考虑设备-结构动力相互作用在不同地震阶段的差别,对建筑结构中常见的设备-结构相互作用体系进行了小震、中震和大震阶段的地震时程反应分析。分析了不同震级作用下考虑相互作用后给结构与设备的地震反应带来的变化。结果表明:考虑设备-结构动力相互作用与不考虑相互作用相比,结构的地震反应有较明显的区别,设备的地震反应有很大的区别,处于完全失真的状态。大震阶段由于设备和结构均进入了弹塑性阶段,刚度等主要参数发生了变化,导致动力相互作用的影响降低。虽然设备质量占结构总地震质量的比例很小,但仍会对结构位移与内力造成较大的影响。 展开更多
关键词 设备-结构 动力相互作用 设备位置 非线性 地震反应
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