基于动力特性的混合结构地震响应复模态叠加法

• 作者: 刘庆林 孙攀旭 杨红
• 来源期刊: 工程力学
• 学科: 工学
• 关键词: 混合结构 Rayleigh阻尼 复模态叠加法 瞬态反应 稳态反应
• 年，卷（期）: 2020,（11）
• 所属期刊栏目: 土木工程学科
• 页码范围: 69-82
• 页数: 14页
• 分类号: TU311.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2019.12.0723

摘要

混合结构由不同阻尼特性的材料组成,确定其阻尼矩阵存在困难.分块Rayleigh阻尼模型由于数学上的简易性,被广泛用于构建混合结构的阻尼矩阵,但分块Rayleigh阻尼模型的计算精度与参考频率的选择方法直接相关.针对参考频率的选择问题,依据结构动力响应的组成和特点,提出了一种确定Rayleigh阻尼系数的计算方法,进而实现基于分块Rayleigh阻尼模型的复模态叠加法.求解结构的瞬态反应时,根据结构前两阶振型的自振频率确定阻尼系数;求解结构的稳态反应时,选择结构的基频、与外激励频率接近的结构自振频率确定阻尼系数.依据地震波的频谱特性,提出了基于地震波卓越频率的分块Rayleigh阻尼模型,并结合地震加速度的分段线性假定,建立了混合结构的复模态叠加法.在此基础上,利用三角级数展开得到组成地震波的谐波频率,进一步提出了基于谐波频率的分块Rayleigh阻尼模型和对应的复模态叠加法.算例分析结果表明:所提方法误差更小,且克服了传统方法因振型选择不唯一导致的计算结果具有不确定性的问题;与基于地震波卓越频率的复模态叠加法相比,基于谐波频率的复模态叠加法计算量更大,但计算精度更高、适用范围更广.