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复合周期钢结构随机地震动波响应与控制

吴文忠

吴文忠. 复合周期钢结构随机地震动波响应与控制[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(12): 48-53. doi: 10.13206/j.gjgS23063004
引用本文: 吴文忠. 复合周期钢结构随机地震动波响应与控制[J]. 钢结构(中英文), 2023, 38(12): 48-53. doi: 10.13206/j.gjgS23063004
Wenzhong Wu. Stochastic Response and Controlling to Earthquake Wave in Compound Periodic Steel Structure[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2023, 38(12): 48-53. doi: 10.13206/j.gjgS23063004
Citation: Wenzhong Wu. Stochastic Response and Controlling to Earthquake Wave in Compound Periodic Steel Structure[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2023, 38(12): 48-53. doi: 10.13206/j.gjgS23063004

复合周期钢结构随机地震动波响应与控制

doi: 10.13206/j.gjgS23063004
详细信息
    作者简介:

    吴文忠,男,1968年出生,博士。Email:wuwenzhong@tju.edu.cn

Stochastic Response and Controlling to Earthquake Wave in Compound Periodic Steel Structure

  • 摘要: 基于固体物理周期结构的基本理论,将其应用于结构隔震来研究地震动波在周期结构中的传播。
    首先构造复合周期钢结构模型,以两两单元之间相位差为参数:设钢结构中至少含2个有方向的周期单元,将这些单元两两黏合。首先固定第一个格子,按照黏合映射与方向复合的等距映射,它和第二个格子形成两格子周期结构,且其中2个周期结构方向之间有正的相位差。这2个格子向两端延伸,构成一维复合周期结构,且包含不少于2个有方向的周期结构。在一维复合周期结构中,每个格子再向平面内、空间内按照黏合映射与方向复合的等距映射延伸,组成二维、大于二维的复合周期结构。黏合映射与方向复合构成两两黏合后周期结构之间公共部分的映射,将地震动波从第一个单元传播到第二个单元,再依次传播到整个复合周期钢结构。
    接着计算地震动波在复合周期结构中的响应,影响参数有:波数、黏合映射数、周期结构的尺度和这些参数中的结构相位差。假设响应是线性的,首先分别讨论单个参数影响,最后求和得到复合周期结构总响应。
    由于地震动波具有随机性,服从给定的随机微分方程,结构响应也是可能取值的集合。故先讨论2个周期单元情形、一维情形的地震动响应。在两格子复合周期钢结构中,先在第一个格子输入给定的随机微分方程、初始条件和边界条件,应用集值随机过程和鞅理论计算,得到第一个格子的响应;再由相位差和三角函数性质,计算第二个格子的响应、一维结构中每一个格子的响应。
    最后实施结构地震动响应的Markov控制,选择最优相位角,实现一类多项式函数响应目标:根据周期单元响应的集值随机过程性质,表示为扩散过程,由它的无穷小生成元构造对应的Dirichlet-Poisson方程,进而构造Hamilton-Jacobi-Bellman(HJB)方程,解得最优相位角,代回Dirichlet-Poisson方程,再求解得到控制结果。该响应随地震动波传播时间、初始幅值增大而降低。应用Monte Carlo模拟给定的随机地震动波,生成平稳分布,再采样。该采样序列分布服从该平稳分布,计算采样序列和Markov控制的方差,再比较随机地震动波示性函数和Markov控制的期望,表明Markov控制序列的波动性小于采样序列,Markov控制也降低了地震动响应的期望值。
    该方法实现了复合周期钢结构地震动波响应的随机过程表示及Markov控制,为复合周期钢结构地震动波响应随机预测提供参考。
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-06-30
  • 网络出版日期:  2024-01-27

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