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隔震、主从及带钢塔楼结构随机地震响应、优化及地震作用取值分析

作　者: 朱倍权
导　师: 李创第
学　校: 广西大学
专　业: 结构工程
关键词: 基础隔震结构粘弹性阻尼器主从结构地震作用取值随机地震响应分析动力可靠度优化设计复模态法
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

目前,高楼顶层带钢塔楼、主从及基础隔震结构的建筑因其特殊的用途而在工程实践中的应用越来越广泛。由于该类结构在动荷载(地震、风荷载)作用下运动方程的质量、刚度矩阵是非对称和阻尼矩阵是非经典,传统的实模态分析方法已经不能使方程解耦,因此本文采用复模态法分析这些结构的随机地震响应、优化设计及地震作用取值。主要内容有:1、运用复模态法方法分析了基础隔震结构、高层楼顶带钢塔楼结构及带粘弹性阻尼器的主从结构基于Kanai-Tajimi谱的随机地震响应;2、在给定子结构位移响应限值和装置参数取值范围的动力可靠度约束的条件下,在求得的结构响应解析表达式的基础上使主体结构响应方差取极小值作为目标函数,运用复形法分析得到基础隔震结构和高层楼顶带钢塔楼结构基于动力可靠度约束的优化设计参数。3、运用复模态方法建立具有非对称质量和刚度矩阵、非对称非经典阻尼矩阵结构基于规范设计谱的地震作用取值方法,并将理论成果应用于基础隔震结构、高楼顶带钢塔楼结构及带粘弹性阻尼器的主从结构。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-22
  1.1 结构抗震设计研究发展过程  11-14
  1.2 结构控制理论阶段  14-17
  1.3 地震动随机模型简介  17-19
  1.4 基于动力可靠性约束的结构抗震优化设计研究发展概况  19-20
  1.5 本文的主要研究工作  20-22
第二章结构随机地震响应分析的复模态法  22-55
  2.1 模态分析理论概述  22-26
    2.1.1 实模态分析法  22-24
    2.1.2 复模态分析法  24-26
  2.2 单自由度结构随机地震响应分析的复模态法  26-29
    2.2.1 运动微分方程的建立  26
    2.2.2 运动微分方程的求解  26-28
    2.2.3 平稳随机地震响应分析  28-29
  2.3 两自由度结构随机地震响应分析的复模态法  29-33
    2.3.1 运动微分方程的建立  29-30
    2.3.2 运动微分方程的求解  30-31
    2.3.3 平稳随机地震响应分析  31-33
  2.4 多自由度结构随机地震响应分析的复模态法  33-36
    2.4.1 运动微分方程的建立  33
    2.4.2 运动微分方程的求解  33-35
    2.4.3 平稳随机地震响应分析  35-36
  2.5 基础隔震结构随机地震响应分析的复模态法  36-43
    2.5.0 引言  36-37
    2.5.1 运动微分方程的建立  37
    2.5.2 基础隔震结构按第一振型展开的随机地震响应分析  37-38
    2.5.3 基础隔震结构按多振型展开的随机地震响应分析  38-40
    2.5.4 基础固定结构随机地震响应分析  40-41
    2.5.5 算例  41-43
  2.6 高层楼顶带小钢塔楼结构随机地震响应分析的复模态法  43-48
    2.6.0 引言  43
    2.6.1 运动微分方程  43-44
    2.6.2 高层楼顶带小钢塔楼结构按第一振型展开的随机地震响应分析  44-45
    2.6.3 高层楼顶带小钢塔楼结构按多振型展开的随机地震响应分析  45-46
    2.6.4 主体结构随机地震响应分析  46
    2.6.5 算例  46-48
  2.7 带粘弹性阻尼器的主从结构随机地震响应分析的复模态法  48-54
    2.7.0 引言  48-49
    2.7.1 运动微分方程的建立  49
    2.7.2 主从结构均按第一振型展开的随机地震响应分析  49-50
    2.7.3 主从结构均按多振型展开的随机地震响应分析  50-52
    2.7.4 主从结构不耦联时的随机地震响应分析  52
    2.7.5 算例  52-54
  2.8 小结  54-55
第三章基础隔震结构、高层楼顶带小钢塔楼结构基于动力可靠性约束的优化设计  55-66
  3.1 结构动力可靠性理论基础  55-58
    3.1.1 首次超越破坏机制  55-56
    3.1.2 结构疲劳破坏机制  56
    3.1.3 随机过程的交差问题  56-57
    3.1.4 基于Poisson分布的动力可靠度  57-58
  3.2 基于动力可靠性约束的优化设计原理  58-61
  3.3 基于动力可靠性约束的基础隔震结构隔震装置参数优化设计  61-63
    3.3.1 基于动力可靠性约束的基础隔震结构隔震装置参数优化设计  61
    3.3.2 算例  61-63
  3.4 基于动力可靠性约束的高层楼顶带小钢塔楼结构参数优化设计  63-65
    3.4.1 基于动力可靠性约束的高层楼顶带小钢塔楼结构参数优化设计  63
    3.4.2 算例  63-65
  3.5 小结  65-66
第四章非经典阻尼结构地震作用取值研究  66-88
  4.1 抗震规范关于经典结构地震作用计算  66-67
  4.2 非经典结构地震响应分析的复模态法  67-74
    4.2.1 运动方程  67-68
    4.2.2 结构相关函数和均方响应分析  68-71
    4.2.3 基于规范设计反应谱的设计响应均方计算  71-73
    4.2.4 抗震控制结构等效静态地震作用计算  73-74
  4.3 基础隔震结构地震作用取值  74-78
    4.3.1 地震作用取值分析  74
    4.3.2 抗震规范及规程关于隔震结构的简化计算方法  74
    4.3.3 算例  74-78
  4.4 高层楼顶带小钢塔楼结构地震作用取值  78-84
    4.4.0 引言  78
    4.4.1 地震作用取值分析  78-80
    4.4.2 算例  80-84
  4.5 带粘弹性阻尼器的主从结构地震作用取值  84-87
    4.5.1 地震作用取值分析  84
    4.5.2 算例  84-87
  4.6 小结  87-88
结语  88-89
参考文献  89-92
附录A  92-94
附录B 攻读学位期间发表论文目录  94-95
致谢  95

隔震、主从及带钢塔楼结构随机地震响应、优化及地震作用取值分析

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