大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)多點輸入反應(yīng)譜理論的研究與應(yīng)用.pdf

1、對于大跨度空間結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)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(yīng)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(jié)構(gòu),簡稱AMECO)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)體育場罩篷(網(wǎng)殼結(jié)構(gòu))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(shù),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(guān)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(guān)系,不具有"各向同性"的性質(zhì).在對Hao提出的相干函數(shù)模型進行合理性檢驗的基礎(chǔ)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(dá)式中的一

3、些參數(shù)進行了擬合.結(jié)果表明,擬合精度較好.將FFT技術(shù)引入諧波合成法,對考慮了空間相關(guān)的隨機地震動場進行了模擬,為多點輸入下空間結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)時程分析做好了準(zhǔn)備.根據(jù)大跨度空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的特點,忽略擬靜力反應(yīng)項與動力反應(yīng)項的耦合項,提出了多點輸入反應(yīng)譜計算的簡化方法.該方法所表示的結(jié)構(gòu)地震動反應(yīng)主要由擬靜力響應(yīng)和動力響應(yīng)兩部分組成,其中擬靜力響應(yīng)是由地面各點輸入位移不一致引起的;動力響應(yīng)部分主要是由結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)和動力反應(yīng)部分的組合系數(shù)進行了研究并簡化.結(jié)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(yīng)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(jié)果與測試結(jié)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(jié)論為檢驗該文提出的多點輸入反應(yīng)譜法提供了依據(jù),也對今后其它結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng),計算結(jié)果證實了