發(fā)布時(shí)間：2020-08-05 14:57

【摘要】：為建立設(shè)置支撐的一般線性粘彈性阻尼器耗能隔震結(jié)構(gòu)基于反應(yīng)譜的抗震分析與設(shè)計(jì)方法,對(duì)耗能隔震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)非平穩(wěn)隨機(jī)地震響應(yīng)和線性粘彈性阻尼器在任意激勵(lì)和非零初始條件下的時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。首先,建立水平支撐與一般線性粘彈性阻尼器的整體串聯(lián)系統(tǒng),即等效阻尼器的本構(gòu)關(guān)系,按前N階振型對(duì)耗能隔震結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行展開,用微分積分方程組實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的時(shí)域非擴(kuò)階建模。針對(duì)擴(kuò)階復(fù)模態(tài)法具有計(jì)算效率低,擴(kuò)階變量多且在擴(kuò)階空間和原始空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系不明確等缺點(diǎn),應(yīng)用非擴(kuò)階傳遞矩陣法,直接獲得耗能隔震結(jié)構(gòu)的阻尼器受力與受力速率,結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的位移與速度的時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)解析解。其次,基于實(shí)際地震動(dòng)的非平穩(wěn)特性包含強(qiáng)度非平穩(wěn)和頻率非平穩(wěn)。采用頻域分析方法,分別在可分離與不可分離調(diào)制濾過白噪聲,Conte與Peng提出的完全非平穩(wěn)地震激勵(lì)下,獲得了耗能隔震結(jié)構(gòu)的阻尼器受力與受力速率,結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的位移與速度的非平穩(wěn)均方響應(yīng)解析式。采用時(shí)域分析方法,分別在單位階躍調(diào)制非平穩(wěn)、一般形式的均勻調(diào)制非平穩(wěn)以及完全非平穩(wěn)地震激勵(lì)下,獲得了耗能隔震結(jié)構(gòu)的阻尼器受力與受力速率,結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的位移與速度的非平穩(wěn)均方響應(yīng)方差精確解析解。將耗能隔震結(jié)構(gòu)的阻尼器受力與受力速率,結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的位移與速度的非平穩(wěn)均方響應(yīng)的解析與分析歸結(jié)于耗能隔震結(jié)構(gòu)在原始空間的特征值、特征向量與標(biāo)準(zhǔn)一階振子系統(tǒng)響應(yīng)的解析與分析。再者,結(jié)合傳遞矩陣法獲得的耗能隔震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)響應(yīng)非正交模態(tài)疊加精確解和虛擬激勵(lì)法,快速求解在任意調(diào)制非平穩(wěn)地震激勵(lì)下,耗能隔震結(jié)構(gòu)的阻尼器受力與受力速率,結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的位移與速度的時(shí)域瞬態(tài)響應(yīng)。從而避免了傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程數(shù)值求解時(shí),矩陣求逆或逆矩陣不存在,計(jì)算指數(shù)矩陣從而喪失計(jì)算精度以及出現(xiàn)數(shù)值不穩(wěn)定等問題。最后,通過Monte Carlo數(shù)值模擬驗(yàn)證了可分離與不可分離調(diào)制非平穩(wěn)隨機(jī)地震激勵(lì)下非擴(kuò)階傳遞矩陣法的求解和運(yùn)用傳遞矩陣法獲得耗能隔震結(jié)構(gòu)系統(tǒng)響應(yīng)解析解后,結(jié)合虛擬激勵(lì)法求解此類工程線性非對(duì)稱頻率依賴結(jié)構(gòu)在任意調(diào)制非平穩(wěn)地震激勵(lì)下瞬態(tài)響應(yīng)的正確性。
【學(xué)位授予單位】：廣西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU352.12
【圖文】：

圖 2-1 Maxwell 模型Fig. 2-1 Maxwell model()()()12x t xt xt()()()0102p t kxt cx t相對(duì)位移；0c 為阻尼系數(shù)；0k 為平衡模量； p (t(2-2)可推導(dǎo)得 Maxwell 阻尼器模型的本構(gòu)關(guān)系：()()()0p t p t cx t松弛時(shí)間，且00kc 。ell 模型型與現(xiàn)階段備受研究人員關(guān)注的分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)模型具對(duì)粘彈性本構(gòu)關(guān)系的試驗(yàn)擬合精度高。相比 Mittag分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)模型，廣義 Maxwell 模型計(jì)算方便，容易

()()()12x t xt xt()()()0102p t kxt cx t對(duì)位移；0c 為阻尼系數(shù)；0k 為平衡模量； 2)可推導(dǎo)得 Maxwell 阻尼器模型的本構(gòu)關(guān)系：()()()0p t p t cx t弛時(shí)間，且00kc 。l 模型與現(xiàn)階段備受研究人員關(guān)注的分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)模型粘彈性本構(gòu)關(guān)系的試驗(yàn)擬合精度高。相比 Mi數(shù)導(dǎo)數(shù)模型，廣義 Maxwell 模型計(jì)算方便，容（含一個(gè)彈簧單元與一個(gè)粘滯阻尼單元）和一圖 2-2 所示。

能精確、簡(jiǎn)潔地描述其應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系，且計(jì)算結(jié)果較為準(zhǔn)確。對(duì)于一般積分型阻尼器模型，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2-3 所示。圖 2-3 一般積分型模型Fig. 2-3 General integral model()()()d()()00PtQtxkxtPtqQQtQQ (2-8)()( )( )d 00QtQQP t ht x (2-9)h(t ) Q(t) Q( )Q(2-10)式中：P (t)Q為一般積分型阻尼器的受力；x (t)Q為阻尼器的相對(duì)位移；Q (t)、qk 和 h(t)Q分別表示阻尼器的松弛模量函數(shù)、平衡剛度和松弛函數(shù)。2.2 結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程2.2.1 等效阻尼器本構(gòu)方程采用最一般的模型，即一般積分型模型研究一般線性粘彈性阻尼器對(duì)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的影響，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 2-3 所示，本構(gòu)方程為：()()()d()()00PtQtxkxtPtqQQtQQ (2-11)()( )( )d 00QtQQP t ht x (2-12)h(t ) Q(t) Q( )Q(2-13)式中： P(t)Q為一般線性粘彈性阻尼器的受力； h(t)Q、qk 和 Q (t)分別表示阻尼器的松弛函數(shù)、平衡剛度以及松弛模量函數(shù)； x(t)Q為阻尼器的相對(duì)位移。圖 2-4 設(shè)置支撐一般線性粘彈性阻尼器計(jì)算模型Fig. 2-4 The calculation model of general linear viscoelastic damper with support實(shí)際耗能結(jié)構(gòu)中，阻尼器往往與支撐串聯(lián)安裝在結(jié)構(gòu)中，以發(fā)揮減震效果�，F(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2781648