天津大学韩庆华获国家专利权
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龙图腾网获悉天津大学申请的专利一种考虑土-结构相互作用的大跨度钢结构地震反应IBE模拟方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119442414B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411517054.5,技术领域涉及:G06F30/13;该发明授权一种考虑土-结构相互作用的大跨度钢结构地震反应IBE模拟方法是由韩庆华;王月;芦燕;巴振宁设计研发完成,并于2024-10-29向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种考虑土-结构相互作用的大跨度钢结构地震反应IBE模拟方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种考虑土‑结构相互作用的大跨度钢结构地震反应IBE模拟方法,涉及建筑结构地震反应模拟技术领域。包括:建立考虑土‑结构相互作用的大跨度钢结构地震反应计算模型;基于直接刚度法求解土层自由场响应;基于均布线荷载格林函数和边界连续条件求解基础刚度矩阵;根据土层自由场响应和基础刚度矩阵,求解基础自由场响应;根据基础和大跨度钢结构的运动方程求解基础散射场响应;将基础自由场响应与基础散射场响应相加,得出地震作用下基础响应;根据大跨度钢结构响应与基础响应的关系,求解大跨度钢结构柱顶响应,根据大跨度钢结构的运动方程,求解大跨度钢结构跨中响应。本发明能够提高结构地震反应分析的准确性。
本发明授权一种考虑土-结构相互作用的大跨度钢结构地震反应IBE模拟方法在权利要求书中公布了:1.一种考虑土-结构相互作用的大跨度钢结构地震反应IBE模拟方法,其特征在于,包括以下步骤: 建立考虑土-结构相互作用的大跨度钢结构地震反应计算模型; 基于直接刚度法求解土层自由场响应; 基于均布线荷载格林函数和边界连续条件求解基础刚度矩阵; 根据土层自由场响应和基础刚度矩阵,求解不考虑基础和大跨度钢结构的基础自由场响应; 根据基础和大跨度钢结构的运动方程求解基础散射场响应; 将基础自由场响应与基础散射场响应相加,得出地震作用下基础响应; 根据大跨度钢结构响应与基础响应间的关系,求解大跨度钢结构柱顶响应,根据大跨度钢结构的运动方程,求解大跨度钢结构跨中响应; 建立考虑土-结构相互作用的大跨度钢结构地震反应计算模型包括: 入射SH波:从基岩与土层交界面处入射,与x轴呈θ角入射,圆频率为ω; 土体模型:水平成层的半空间土体模型包括基岩和上覆土层,基岩剪切波速为βR、质量密度为ρR、阻尼比为ξR,土层厚度为D、剪切波速为βL、质量密度为ρL、阻尼比为ξL; 基础模型:两个相同的半圆形刚性基础半径为a、单位长度质量为M0,替换掉的土体单位长度质量为MS; 大跨度钢结构模型:包括梁和柱,钢结构自振频率为ωb、阻尼比为ξb、剪切波速为βb;梁简化为欧拉-伯努利梁,跨度为L、单位长度质量为Mb;柱高度为H、单根柱的刚度为Kb; 根据基础和大跨度钢结构的运动方程求解基础散射场响应的具体内容为: 基础惯性力为: 由于钢结构的质量大部分集中于梁,平面外运动表现为梁的水平侧移,根据单质点体系在地震作用下的平衡方程: 则钢结构柱顶相对于基础的位移为: 将钢结构梁简化为欧拉-伯努利梁,则梁上任一点的平面外位移满足: 其中,kb为梁的剪切波数,kb=ωβb,由于梁端的位移与柱顶的位移相同,因此式18在梁端x=0和x=L处存在两个特解: ub0=Δb Γ1+ΔΓ1=κΔΓ1,ubL=Δb Γ2+ΔΓ2=κΔΓ219; 其中,则梁上任一点的位移为: 由此计算出梁两端产生的反力,即大跨度钢结构的惯性力: 基础质量惯性力F01和F02以及大跨度钢结构质量惯性力Fb1和Fb2产生的散射场响应Δ2: 其中,[K]为基础刚度矩阵; 将基础自由场响应与基础散射场响应相加,得出地震作用下基础响应的具体内容为: 基础响应Δ分为两部分:一部分为不考虑基础和大跨度钢结构产生的基础自由场响应Δ1;另一部分为基础惯性力和大跨度钢结构惯性力产生的散射场响应Δ2: 将式23代入式22,令 则有: 即有: 综上,基础响应Δ为:
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