大跨度空間網(wǎng)格結構多點輸入反應譜理論的研究與應用.pdf

1、對于大跨度空間結構,地震動空間變化的影響不容忽略,因而如何正確計算該類結構的地震作用是急待解決的課題.該文圍繞這一課題重點研究了豎向地震動場的空間變化規(guī)律(即空間相干函數(shù))以及多點輸入反應譜法計算理論,并用所提出的方法對首都機場四機位維修機庫(網(wǎng)架結構,簡稱AMECO)和哈爾濱工業(yè)大學體育場罩篷(網(wǎng)殼結構)進行了計算分析.根據(jù)臺灣SMART 1臺陣采集的六次重大地震的加速度數(shù)據(jù)記錄(共202條波),利用數(shù)字信號處理技術,對豎向(水平)地

2、震動場的空間相干函數(shù)進行了分析.按照各測點對在波傳播方向上的投影距離進行分組,研究了水平與豎向地震動場空間干函數(shù)與它們的空間距離(投影距離)和頻率的關系,發(fā)現(xiàn)它們分別隨兩點的距離增大和頻率增大而減小,且與這兩點在地震波的傳播方向上的投影距離有較大的關系,不具有"各向同性"的性質.在對Hao提出的相干函數(shù)模型進行合理性檢驗的基礎上,采用類似于Hao模型的形式來描述豎向地震動空間相干函數(shù).該文根據(jù)實測地震數(shù)據(jù),分別對相干函數(shù)理論表達式中的一

3、些參數(shù)進行了擬合.結果表明,擬合精度較好.將FFT技術引入諧波合成法,對考慮了空間相關的隨機地震動場進行了模擬,為多點輸入下空間結構的地震反應時程分析做好了準備.根據(jù)大跨度空間網(wǎng)格結構的特點,忽略擬靜力反應項與動力反應項的耦合項,提出了多點輸入反應譜計算的簡化方法.該方法所表示的結構地震動反應主要由擬靜力響應和動力響應兩部分組成,其中擬靜力響應是由地面各點輸入位移不一致引起的;動力響應部分主要是由結構在地面加速度作用下引起的,它在形式上

4、與傳統(tǒng)的一致輸入反應譜保持一致,但考慮了多點輸入的影響.同時,該文從將地震動力功率譜密度函數(shù)簡化為白噪聲和頻響函數(shù)對地震動頻率的選擇性兩方面入手,對擬靜力反應和動力反應部分的組合系數(shù)進行了研究并簡化.結果表明,簡化方法是可行的,它一方面減少了計算工作量,另一方面又保證了計算精度.對AMECO維修機庫進行了五種激勵下的多點輸入動力響應測試,分別記錄了每個柱下端的地面運動和網(wǎng)架上某點的振動時程.分析時,以地面運動記錄作為地震動輸入,對經(jīng)過等

5、代的AMECO維修機庫模型進行了多點輸入時程分析計算.計算結果與測試結果在時域和頻域上均較為接近,說明多點輸入時程分析法是正確的,這一結論為檢驗該文提出的多點輸入反應譜法提供了依據(jù),也對今后其它結構的多點輸入動力測試具有借鑒意義.采用多點輸入時程分析法和多點輸入反應譜法,計算了視波速v<,app>=100m/s、200m/s、300m/s、400m/s和500m/s五種工況下AMECO維修機庫和哈工大體育場罩篷的地震反應,計算結果證實了