多点激励下隔震大跨网格结构的地震响应分析方法研究

It is acknowledged that the spatial variation of ground motions should be considered for the seismic analysis of large span structures. Bearing isolation technology has been recently widely used in the spatial lattice structures. However, conventional calculation methods are no longer capable for the seismic analysis of isolated structures under the multi-support seismic excitations. This project aims at providing a solution for the problem based on the theoretical analysis and experimental tests on the shaking table. Theretically, it will consider the effects of stiffness variation and damping nonlinearity of bearings. The dynamic equations can then be solved based on a suitable equivalent rule for the effects. This method will also be implemented in a calculation program. On the another hand, the experimental work will focus on the seismic performance of the isolated structures with various bearings under the multi-support seismic excitations. The theoretical analysis method will be validated by the comparison with experimental results. The ultimate goal of this project is to develop a realistic seismic analysis method for the isolated spatial lattice structures under the multi-support seismic excitations.

研究表明，大跨结构在抗震分析时要考虑地震动空间效应的影响。近年来，支座隔震技术逐步应用于空间网格结构，由于隔震层的存在，导致现有计算方法无法适用于隔震结构多点地震激励下的地震响应分析。项目针对隔震空间网格结构超长、大跨的特点，基于理论分析与振动台模型试验，以期建立多点地震激励下的结构响应分析方法，并系统研究隔震网格结构的动力特性和地震响应特征。理论方面，针对隔震结构的非线性问题，重点解决结构动力方程中的支座变刚度与非比例阻尼问题，提出刚度和阻尼等效准则，实现动力方程的直接求解，并进行算法研究，然后编制相应的计算程序。试验研究方面，基于振动台台阵模型试验，研究隔震网格结构多点地震输入下的动力特性和响应特征，重点考察地震动激励、支座的刚度和阻尼变化对结构抗震性能的影响，并验证理论模型的合理性。最后基于理论分析与试验研究，利用数值模拟进行参数分析，建立多点地震激励下隔震网格结构的实用分析方法。

项目重点研究了大跨隔震结构考虑地震动空间效应的影响，通过理论分析与振动台试验研究，分析了隔震大跨空间结构在多点地震激励下的地震响应特征。近年来，支座隔震技术逐步应用于空间网格结构，由于隔震层的存在，导致现有计算方法无法适用于隔震结构多点地震激励下的地震响应分析。项目针对隔震空间网格结构超长、大跨的特点，基于理论分析与振动台模型试验，确定了多点地震激励下的结构响应分析方法，研究隔震网格结构的动力特性和地震响应特征。理论方面，针对隔震结构的非线性问题，重点解决结构动力方程中的支座变刚度与非比例阻尼问题，提出刚度和阻尼等效准则，实现动力方程的直接求解，并进行算法研究，编制相应的计算程序。试验研究方面，基于振动台台阵模型试验，研究隔震网格结构多点地震输入下的动力特性和响应特征，重点考察地震动激励、支座的刚度和阻尼变化对结构抗震性能的影响，并验证理论模型的合理性。最后基于理论分析与试验研究，利用数值模拟进行参数分析，建立多点地震激励下隔震网格结构的实用分析方法。