非对称非经典结构实空间解耦和地震作用取值方法及其在多高层隔震结构中应用

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针对隔震等被动控制结构具有长周期和高阻尼性能,不满足规范将地震作用定义为结构在地震响应过程中产生的最大惯性力所需要满足的小阻尼的适用条件,基于结构静态效应与最大动态效应等效的准则,提出了工程结构基于最大层间位移响应的地震作用新定义。用复模态将非对称非经典结构解耦为一系列等效单自由度体系的解析表达式,采取求解出上部结构层间位移的方法,将TMD等子结构相对主体结构位移或隔震层相对地面位移与上部结构层间位移写成统一表达式,利用随机振动理论将结构位移随机响应方差按照CQC组合解析分解为考虑全部相关性的系列标准振子的位移与速度随机响应方差的线性组合,从而使以往复模态法利用等效单自由度体系随机地震响应的解析解只能按照SRSS组合原则求解非对称非经典结构位移响应方差及其相应地震作用取值的问题得到解决。提出了非对称非经典结构实空间解耦和地震作用取值方法。首先利用复模态法,将一般非对称质量、非经典阻尼运动方程进行精确解耦;然后通过构造复响应量与实响应量的变换关系及运用拉氏变换,将结构位移响应解析表示为具有明确物理与工程意义的系列标准振子的位移与速度响应的线性组合,考虑系列标准振子的所有相关性,将结构位移随机响应方差解析分解为系列标准振子的位移与速度随机响应方差的线性组合;最后利用系列标准振子最大响应与反应谱的对应关系,基于最大层间位移响应的地震作用定义,建立了非对称非经典结构基于抗震规范加速度反应谱的层间位移最大响应及其等效静态地震作用取值的完备解析分析法,并通过其在多高层隔震结构中的应用以及给出了的算例,验证了所提方法的正确性,从而建立了非对称非经典结构响应实空间解耦及其基于反应谱的地震作用取值的完备解析解法。所提出的方法具有一般性,且仅需数值求解结构的复特征值和复特征向量,其余均为解析求解。将近似实模态解耦方法引入隔震结构分析中,对隔震结构非经典阻尼运动方程进行近似解析解耦,将结构位移响应近似解析表示为具有明确物理与工程意义的系列标准振子的位移与速度响应的线性组合;然后利用随机振动理论将结构位移随机响应方差解析分解为系列标准振子的位移与速度随机响应方差的线性组合;最后利用系列标准振子最大响应与反应谱的对应关系,建立了隔震结构基于抗震规范加速度反应谱的层间位移最大响应及其等效静态地震作用取值的近似实模态分析法。此种方法物理意义明确,易于掌握,且具有较高的求解精度,适于工程应用。
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