LaDefense Arch Petronas Towers 2009 CCTV MOMA Newmark Hahn Liu 8 Heredia - Zavoni Barranco 9 Heredia - Zavoni Leyva

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1 Journal of Fuzhou University Natural Science Edition Vol 39 No 6 Dec 2011 DOI CNKI /N m 14 69% TU311 3 A Seismic analysis of long - span connected structures under multi - support and multi - dimensional earthquake excitations LIN Wei CHEN Shang - hong QI Ai HUANG Li - zhi College of Civil Engineering Fuzhou University Fuzhou Fujian China Abstract Seismic response of long - span connected structure under multi - dimensional and multi - support excitation is investigated Algorithms for seismic analysis under multi - dimensional and multi - support excitations are first established and the effect of different earthquake components and wave passage effect are analyzed And then numerical simulation is carried out on a long - span connected structure under one - dimensional and three - dimensional uniform and travelling wave excitations The results show that seismic response will be increased if multi - dimensional earthquake excitation was considered wave - passage effect will greatly amplify the seismic responses of vertical earthquake components the seismic responses of different elements can either be increased or decreased if wave passage effect was considered and great influence of wave passage effect was noticed for braces near connections between the main tower and corridor furthermore dominant internal force of the corridor structure may be increased by 14 69% under travelling wave excitation Therefore it is necessary for aseismic design of long - span connected structure to take into account of multi - dimensional and multi - support excitation Keywords long - span connected structure seismic analysis multi - dimensional excitation multi - support excitation E - mail cewlin@ fzu edu cn J05128

2 LaDefense Arch Petronas Towers 2009 CCTV MOMA Newmark Hahn Liu 8 Heredia - Zavoni Barranco 9 Heredia - Zavoni Leyva M ss M sb M bs M bb Ẍ s Ẍb + C ss C sb C C bs bb s + K ss K sb K bs Kbb b M C K Ẍ b s F b 1 s b = 0 F b 1 M ss Ẍ s + M sb Ẍ b + C ss s + C sb b + K ss s + K sb b = 0 2 s Y s Y d 0 s b = Y s b + Y d 0 α = - K -1 ss K sb 3 Y s = - K -1 ss K sb b = α b 4

3 6 925 Y s 2 M ss Ÿ d + C ss Y d + K ss Y d = - M ss Ÿ s - C ss Y s - M sb Ẍ b - C sb b 5 Y 12 s 1 d 0 b 4 6 M ss Ÿ d + C ss Y d + K ss Y d = - M ss Ÿ s - M sb Ẍ b 6 M ss Ÿ d + C ss Y d + K ss Y d = - M ss α + M sb Ẍ b 7 K sb M sb M ss Ÿ d + C ss Y d + K ss Y d = - M ss αẍ b m m m m ANSYS ANSYS 1 ANSYS Matlab 1 x 1 Fig 1 Finite element model 2 2 ANSYS

4 Tab First ten natural frequencies of the structure f /Hz Fig First six mode shapes of the structure NS 0 15g x y z x y z Fig 3 3 Time - history stress response under single - and multi - dimensional excitations

5 % 69 5% % 3 c 8 s m s x 19 5% x 18 4% 22 1% % 166 9% Fig m s Time - history of stress responses under single - and Fig 5 Time - history stress responses under travelling wave multi - dimensional travelling wave excitations excitation with different apparent velocities

6 m s m s % m s % Tab 2 2 Comparison of peak stress responses under multi - dimensional and multi - point excitations with different apparent velocities MPa 800 m s m s m s - 1 x x x Tab 3 3 Comparison of RMS stress responses under multi - dimensional and multi - point excitations with different apparent velocities MPa 800 m s m s m s - 1 x x x

7 % Tab 4 4 Locations and control forces of control bars under Tianjin earthquake excitations with different apparent velocities l /m p /MPa m s % 500 m s % 100 m s % % 1 J S J J Wang J Cooke N Moss P J The response of a 344 m long bridge to non - uniform earthquake ground motions J Engineering Structures J J Newmark N M Torsion in symmetrical buildings C / /Proceedings 4th World Conference Earthquake Engineering Santiago s n Hahn G D Liu Torsional response of unsymmetrical buildings to incoherent ground motions J Journal of Structural Engineering Heredia - Zavoni E Barranco F Torsion in symmetric structures due to ground motion spatial vibration J Journal of Engineering Mechanics Heredia - Zavoni E Leyva A Torsional response of symmetric buildings to incoherent and phase delayed earthquake ground motion J Earthquake Engineering and Structural Dynamics J J

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