一种混合结构的抗震计算模态叠加方法技术

本发明专利技术公开了一种混合结构的抗震计算模态叠加方法，其包括步骤：步骤S1，建立结构的有限元分析模型，进一步得到运动方程,得到的结构的质量矩阵M、刚度矩阵K、阻尼矩阵G；步骤S2，通过结构的正则模态计算，得到圆频率ω

【技术实现步骤摘要】
一种混合结构的抗震计算模态叠加方法
本专利技术属于建筑领域，涉及混合结构的抗震计算模态叠加方法。
技术介绍
对于单一材性结构，模态叠加法是一种计算效率高、计算成本低的时程分析方法。我国抗震规范规定，对于特别不规则的建筑、甲类建筑及超过一定高度的高层建筑，宜采用时程分析法进行补充计算。随着我国经济的快速发展，各地纷纷涌现出各种超高层建筑、大跨空间结构等由不同材性构件组成的混合结构，例如，超高层建筑的核心材料为钢筋混凝土，外筒和楼面构件材料为钢；大型体育场馆的下部底盘材料为钢筋混凝土，上部屋盖结构材料为钢；或者安装有人工阻尼器的结构等等。国家游泳中心、济南奥体中心、深圳平安金融中心等结构的模型振动台试验结果表明，混合结构的某些主要受力构件的破坏形态与现行适合单一材性结构的时程分析方法计算结果存在较大差异，排除试验本身因素，表明现行动力响应弹性、弹塑性分析方法用于混合结构的抗震分析时存在不足，有必要加以改进。这些混合结构多为所在地的标志性建筑，研究其在地震作用下科学合理的时程分析方法，为保障其安全建设和为运营提供科学支撑，具有重要的社会意义和经济价值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合结构的抗震计算模态叠加方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1，建立结构的有限元分析模型，进一步得到运动方程,得到的结构的质量矩阵M、刚度矩阵K、阻尼矩阵G；/n步骤S2，通过结构的正则模态计算，得到圆频率ω

【技术特征摘要】
1.一种混合结构的抗震计算模态叠加方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，建立结构的有限元分析模型，进一步得到运动方程,得到的结构的质量矩阵M、刚度矩阵K、阻尼矩阵G；
步骤S2，通过结构的正则模态计算，得到圆频率ωj、特征向量和构件模态内力向量rj(j＝1…L)，通过方程式进一步计算阻尼系数gji(j,i＝1…L)；
步骤S3,利用频域迭代求解或时域迭代求解计算得到节点位移x(t)或构件内力R(t)，t表示时间。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中建立结构的有限元分析模型具体为，在时域中根据滞变阻尼理论质点的阻尼力和位移之间的关系得到模型






其中，fd(t)为阻尼力，η为滞变阻尼系数，k为刚度，*表示卷积，x(t)为位移幅值，表示希尔伯特变换。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中进一步得到运动方程具体为，基于变阻尼假定模型，根据有N自由度离散线性结构和基底水平加速度的作用下，可得运动方程






其中，M为结构的质量矩阵，K为刚度矩阵，G为阻尼矩阵(N×N)，x(t)为质点位移响应向量(N×1)，I为与地震动输入有关的向量(N×1)，作用方向位移自由度对应的元素为1，为x(t)的希尔伯特变换值。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：采用实模态叠加法求解方程






以ωj和表示经实模态处理得到的特征值及其对应的特征向量，x(t)表示特征向量的叠加形式，即



其中，qj(t)为模态坐标，由



确定，其中ωj为j模态单自由度线性结构的无阻尼自由振动圆频率，γj为第j模态单自由度线性结构的无阻尼自由振动模态参与系数，gji为第j模态单自由度线性结构的无阻尼自由振动阻尼系数，即









将中的替换为构件模态内力向量rj(j＝1…N)，即可得到构件内力向量R(t)。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘庆林，傅学怡，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44