摘 要:根据抗震规范设计的要求, 在强烈地震作用下建筑结构会进入屈服阶段, 对二次结构体系进行动力分析时需要考虑主体建筑结构的非线性。基于此, 本文利用随机振动和等效线性化方法推导了由非线性主体结构和支撑于其上的附属结构所组成的二次结构体系的随机响应表达式, 以此来分析了主体结构非线性对附属结构动力响应的影响, 进而以附属结构的均方响应为研究指标, 分析了主体结构非线性对附属结构最优位置的影响, 并对多个附属结构的相互影响进行了研究, 得到了一些有益的结论。
关键词:主体结构;非线性;等效线性化;附属结构;最优位置
结 论
本文采用Y .K .Wen 提出的非线性模型, 以等效线性化的方法对非线性主体结构上单个和多个附属结构的动力响应进行了计算, 研究了主体结构非线性对附属结构的影响, 分析了附属结构动力响应的影响因素, 并对多个附属结构之间的相互影响进行了分析, 进而得到了一些有意义的结论。
(1)对小质量附属结构而言, 在低频和高频段主体结构非线性对其影响较小;在中间频率段, 特别是在主体结构低阶频率处非线性对附属结构的响应有着明显影响;随着附属结构质量的增加, 附属结构与主体结构之间的相互作用增大, 非线性对低频段大质量附属结构的影响仍然较小, 在高频段的影响相对明显。同时, 主体结构非线性对不同楼层位置处附属结构响应的影响也不相同, 在主体结构中间频率范围内中间层附属结构受非线性的影响较大, 这是由与附属结构相调谐频率对应的振型决定的。
(2)在线性主体结构上, 附属结构的最优位置在低频段位于底层, 在中间频率段位于主体结构的中间层, 在高频段则比较复杂。在非线性主体结构上, 当附属结构质量较小时, 与线性主体结构类似,随着附属结构质量的增加, 附属结构的最优位置也会发生较大的变化。但是与线性主体结构不同的是, 此时在某些中低频率段附属结构的最优位置仍然可能位于主体结构的中间层甚至高层。
(3)主体结构上存在两个附属结构时, 当附属结构2 与主体结构的振动频率相调谐时, 附属结构1 的响应也会随着减小;当附属结构2 频率与附属结构1 的对应频率附近时, 小范围的频率摄动可能会导致附属结构1 响应的急剧起伏;当附属结构1和2 的频率都处于主体结构的振动频率附近时, 附属结构1 的响应相应减小。
(4)不同楼层位置处的附属结构2 对附属结构1 有不同影响;主体结构的非线性减小附属结构2 对附属结构1 的影响, 影响规律不变。
(5)随着附属结构2 质量的增大, 其对附属结构1 的影响随着增大, 而影响随着频率变化的大致规律并没有改变, 附属结构2 的存在对附属结构1的最优位置的影响较小。
