基于多體系統(tǒng)傳遞矩陣法的結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析.pdf

1、如何提高計(jì)算效率，縮短計(jì)算時間，并在此基礎(chǔ)上尋求更有效的結(jié)構(gòu)建模和計(jì)算方法是當(dāng)前結(jié)構(gòu)抗震研究領(lǐng)域的一個重要方向。多體系統(tǒng)傳遞矩陣法由于無需建立多體系統(tǒng)總體動力學(xué)方程、計(jì)算規(guī)模小、程式化程度高而逐漸被國內(nèi)外學(xué)者重視與接受。但與多體系統(tǒng)傳遞矩陣法在其他領(lǐng)域的應(yīng)用研究相比，在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于探索階段。
　　 本文基于多體系統(tǒng)傳遞矩陣法，首次推導(dǎo)工程結(jié)構(gòu)中相關(guān)元件的線性傳遞矩陣和離散時間傳遞矩陣，建立振動方程并采用MATLAB語

2、言編制計(jì)算程序。分別以單層馬鞍板屋蓋框排架結(jié)構(gòu)和三層三跨框架結(jié)構(gòu)為工程算例，分析該兩種結(jié)構(gòu)在地震作用下的響應(yīng)和計(jì)算時間，得到主要成果如下:
　　 1.分別采用多體系統(tǒng)傳遞矩陣法和有限元ANSYS方法求解結(jié)構(gòu)周期時，對于單層馬鞍板屋蓋框排架結(jié)構(gòu)，這兩種方法計(jì)算所得基本周期誤差為5.71％，利用多體系統(tǒng)傳遞矩陣法計(jì)算大約耗時5秒，而利用有限元ANSYS計(jì)算大約耗時40秒。對于三層三跨框架結(jié)構(gòu)，這兩種方法計(jì)算所得基本周期誤差值為13.

3、52％，利用多體系統(tǒng)傳遞矩陣法計(jì)算大約耗時20秒，利用有限元ANSYS計(jì)算耗時約45秒。計(jì)算時間越短，越有利于結(jié)構(gòu)減震主動控制。
　　 2.利用多體系統(tǒng)傳遞矩陣法和有限元ANSYS方法分析結(jié)構(gòu)在多遇地震作用下響應(yīng)時，對于單層馬鞍板屋蓋框排架結(jié)構(gòu)，這兩種方法計(jì)算所得結(jié)果誤差如下:頂部最大位移平均值的誤差為4.17％;A柱柱底最大剪力平均值的誤差為5.09％;B柱柱底最大剪力平均值的誤差為1.75％。利用多體系統(tǒng)傳遞矩陣法計(jì)算耗時不

4、到60秒，而利用有限元ANSYS計(jì)算耗時大約1800秒。對于三層三跨框架結(jié)構(gòu)，這兩種方法計(jì)算所得結(jié)果誤差如下:頂部最大位移平均值的誤差為4.24％;第二層最大位移平均值的誤差為3.45％;底層最大位移平均值的誤差為8.57％;A柱柱底最大剪力平均值的誤差為3.53％;B柱柱底最大剪力平均值的誤差為1.69％。利用多體系統(tǒng)傳遞矩陣法計(jì)算耗時大約120秒，而利用有限元ANSYS計(jì)算耗時大約2100秒。
　　 3.利用多體系統(tǒng)傳遞矩陣

5、法和有限元ANSYS方法分析結(jié)構(gòu)在罕遇地震作用下響應(yīng)時，對于單層馬鞍板屋蓋框排架結(jié)構(gòu)，這兩種方法計(jì)算所得結(jié)果誤差如下:頂部最大位移平均值的誤差為5.66％;A柱柱底最大剪力平均值的誤差為9.5％;B柱柱底最大剪力平均值的誤差為7.06％。利用多體系統(tǒng)傳遞矩陣法計(jì)算耗時大約100秒，而利用有限元ANSYS計(jì)算耗時至少1800秒。對于三層三跨框架結(jié)構(gòu)，這兩種方法計(jì)算所得結(jié)果誤差如下:頂部最大位移平均值的誤差為8.54％;第二層最大位移平均值