结构-设备体系动力相互作用研究

　　1引言

　　对于结构一设备藕合体系的分析和工程应用研究的基本方法有二，一是用楼层反应谱作为设备抗震设计的依据，一是采用祸联系统的动力分析方法考虑其间的相互作用阴。第一类方法借用地面运动反应谱的概念来考虑设备地震反应，把通过结构传递来的波作为设备的输人波。在计算结构对于波的传递作用时不考虑设备的存在对结构体系动力特性的影响。这种把结构和设备分开考虑的解藕分析方法，其分析和计算固然比较简便，但却不能准确反映结构与设备之间的动力相互作用。而且，通常认为设备的存在将减小结构的地震反应，因而在设计实践中不考虑设备的动力反馈作用对结构抗震设计的影响。振动台试验表明，设备的动力反馈作用有时会增大结构的地震反应[3]。前述第二类方法把结构一设备体系作为一个整体的系统的考虑，能准确反映共同作用的性质l刃。但是求解比较复杂，也不便于将整休系反应与无设备时的结构反应进行比较.

　　本文将结构一设备休系等价为双自由度体系，通过等价单、双自由度体系之间的对比来讨论结构设备之间的动力相互作用。讨论仅限于线性体系。

　　2频域传递函数

　　通过线性结构动力反应的频域分析可以清楚地观察频谱结构的变化阎。考虑单自由度系统，有

　2.2结构一设备等价体系的频域传递函数

　　3动力相互作用对结构绝对反应的影响

　　因为频域传递函数反映了体系受到单位谐和激励时的动力反应，所以在相同的输人时，频域传递函数代表了体系的动力反应。因而动力相互作用对结构反应的影响，可以通过比较频域传递函数城。与H，来讨论.

　　通过频率传递函数拭。与H、直接得到的动力反应是结构相对于静止参考坐标轴的反应，也就是结构的绝对反应。由式(3)与式(5)，得

　　综合上述分析表明，当输人激励的频率在复合体系结构两固有频率之间时，动力相互作用将减小结构的绝对反应，而若输人激励的频率在复合体系结构两固有频率之外时，结构动力相互作用会增大结构的绝对反应。这种增大结构反应的情况己经被振动台试验所证实I3]。如前所述，此时如果在进行结构抗震设计时不考虑设备动力反馈作用的影响，将会使设计偏于不安全。实际地震动输人的频谱与场地的卓越周期有很大的关系.因此粗略定性估计时可通过比较场地卓越周期与复合体系频谱来判断设备动力反馈将增大还是减小结构的动力反应。

　　4动力相互作用对结构相对反应的影响