NES减震RC框架结构抗震性能研究

阐述了NES减震器的动力学原理和减震机理,确定NES减震器的频率和最优振子质量等参数。采用ABAQUS有限元软件对一栋安装NES减震器的5层框架结构进行有限元模拟分析,选取El-Centro波和卧龙波,分析其在不同地震波、不同震级、不同峰值加速度下的破坏形态、动力特性、动力响应及其变化规律。并对减震前后结构的动力反应进行对比。结果表明:NES减震系统可以大幅度减小结构的地震反应,降低结构在地震作用下的加速度响应,减小结构层间位移、增大结构的自振周期;并且NES安装位置越高,结构减震效果越好;同时NES的使用能使按7度抗震设防烈度设计的结构达到8度抗震设防的能力,降低工程造价。     

基于负刚度理论的新型减震器试验

在参考现有理论与有限元分析的基础上,以加速度响应、加速度均方差和减振率3个评价指标来研究基于负刚度理论的新型被动减震器的减震效果,论证了该装置的适用性。按照试验要求制作了单榀三层钢框架和减震器模型,并对框架模型进行了配重以模拟实际情况,分别选用El Centro波、Taft波、人工波和设计反应谱生成的波作为地震荷载。对安装该减震器的单榀三层钢框架进行振动台试验。结果表明:在不同地震波的作用下减震器均发挥作用,不同测点处的加速度响应、加速度均方差和减振率3个指标均低于无控结构,减震器具有比较好的减震效果; 不同水准地震动激励下,模型结构顶层、二层及一层最大加速度响应的减振率分别达到45.01%,26.32%,13.57%,其最大加速度均方根响应的减振率则分别达到53.01%,31.83%,19.59%,安装负刚度减振装置的钢框架模型结构的加速度响应得到了有效控制。     

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架抗震性能有限元分析

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架结构（CR-RCFC）是一种新型消能减震结构体系。根据CR-RCFC摇摆机制及其节点构造,建立了CR-RCFC和常规框架的有限元模型,并对其进行地震作用下动力时程分析,得到了不同地震作用下结构的动力特性、加速度响应、位移响应和基底剪力响应,对比分析了CR-RCFC与常规框架的抗震性能,并与振动台试验结果进行对比,验证数值建模及分析结果的正确性。研究结果表明：CR-RCFC结构因节点刚度弱化、抗侧刚度降低,其地震加速度响应比常规框架的小;通过设置层间阻尼器耗能装置使得CR-RCFC结构在地震作用下的结构整体位移得到有效控制;在遭遇罕遇地震作用时,CR-RCFC主体框架保持完好,无明显损伤,抗震性能良好。     

砌体结构TMD减震体系非线性地震反应研究

根据随机振动理论推导了多层剪切型结构TMD减震系统的随机地震响应,分析了参数的变化对TMD减振系统减震效果的影响,从而优化了取得最佳减震效果所需要的关键参数.以砖砌体结构为研究对象,建立了用于非线性地震反应的三线型骨架曲线及其滞回规律,编制了非线性地震反应分析程序,计算了一幢六层砌体结构减震前和采用TMD减震后的地震反应,分析结果表明,在7度多遇烈度和7度基本烈度地震动作用下减震效果良好,在7度罕遇烈度地震动作用下,TMD系统应通过加强构造措施保证抗震性能.     

四川某高烈度地区中学教学楼消能减震设计

以四川省雷波县三峡中学教学楼主体建筑为研究对象,对其进行了基于黏滞阻尼器减震技术的抗震性能提升设计,并采用PKPM-JZ和SAUSG软件分析了建筑在不同等级地震荷载作用下的结构响应特征和破坏特征,重点分析了建筑层间位移角、楼层绝对加速度、阻尼器极限承载力和极限加速度等结构响应。结果 表明：在建筑中设置黏滞阻尼器的消能减震方案可较好地提升结构的整体抗震性能,且能有效减少结构构件的损伤;设防地震和罕遇地震作用下,结构不同方向的弹塑性层间位移角均可满足预设的减震目标;结构采用的速度型黏滞阻尼器滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力,在震后修复阶段可不必频繁更换,可在后续抗震服役过程中多次使用;PKPM+SAUSG软件的联合应用,给本项目减震结构分析计算与设计带来了极大的方便。     

屈曲约束支撑与黏滞阻尼器的减震效果对比研究

以某钢筋混凝土框架结构工程实例为研究对象,选取与场地条件相匹配的地震动作为激励,在SAP2000程序中计算了该结构在多遇和罕遇地震作用下的非线性动力反应,并在框架结构模型中分别设置屈曲约束支撑和黏滞阻尼器。通过试算确定消能减震装置的参数,使得两种消能减震结构在多遇地震作用下的位移减震率均为40%。在此条件下,对比分析了结构的层间位移角、楼层加速度、基底剪力、柱轴力、塑性铰分布和各层阻尼器的工作状态。分析表明：在多遇地震作用下,屈曲约束支撑增大了结构的加速度响应,而黏滞阻尼器能够减小结构的加速度响应;在罕遇地震作用下,二者均能有效控制楼层的加速度响应,而屈曲约束支撑的位移减震效果更好,但黏滞阻尼器对框架柱内力的减少效果更为显著。     

隔震技术在某体育馆加固工程中的应用与分析

本文以某中学局部4层框架结构体育馆抗震加固工程为背景,利用SAP2000软件,建立了框架结构体育馆的有限元分析模型,通过模态分析与动力时程分析得到非隔震结构与隔震结构在多遇、罕遇地震作用下结构周期、层间剪力、层间位移、层间位移角和顶层加速度等地震响应参数,比较并分析了体育馆采用隔震技术后的减震效果。结果表明:采用隔震技术加固方案后,结构的地震响应得到明显的降低,从而显著地提高了结构的抗震能力。利用该方法加固,节约造价,施工方便,可供同类工程参考。     

NES吸振器的减震性能研究

运用ABAQUS软件建立一个10层的安装有NES吸振器的钢筋混凝土框架结构模型,选取El Centro波等作为模拟的地震作用,提取结果与未安装NES吸振器的钢筋混凝土框架结构模型进行对比,分析NES层间减震结构的减震性能。     

近断层速度脉冲型地震动对多层校舍减震加固性能影响研究

近断层地震动具有加速度、速度脉冲运动特性,相对于普通地震动对结构可能造成更加不利的影响。本文针对典型多层校舍,对比了其黏滞消能减震加固前后的结构响应,研究了黏滞消能减震加固技术在不同地震动(近断层脉冲型地震动、近断层非脉冲型地震动和远场地震动)下的抗震性能和减震效果。首先,阐述了近断层地震动基本特征,并选择合适的地震动记录。随后,围绕某多层校舍开展了黏滞阻尼减震加固设计。最后,开展了多遇及罕遇地震下结构动力时程分析,对比、评价了结构抗震性能和可恢复性,以及阻尼器工作性能。研究结果表明,黏滞阻尼减震技术有效改善了结构抗震性能,罕遇地震作用下,结构薄弱层层间位移在各地震动工况平均衰减可达62.1%,薄弱层残余层间位移角平均减小71.3%;近断层脉冲型地震使结构产生明显大于同等强度普通地震(远场地震和近断层非脉冲地震)作用下的响应,罕遇地震作用下薄弱层层间位移角达远场地震工况的2.75倍,但黏滞阻尼减震效果受地震动特性变化影响较小。相关研究可为断层附近多层校舍抗震加固设计提供参考。     

外套钢框架加层结构的减震效果分析

以结构的最大层间位移为控制目标,利用直接时域逐步积分法,研究了外套钢框架加层结构在常遇及罕遇地震作用下的结构响应规律,探讨了摩擦耗能装置对加层结构的抗震、减震效果.结果表明:设置摩擦耗能装置较好地控制了外套加层结构在地震作用下的位移响应和加速度响应,尤其大幅减小了结构框架柱的剪力值,为框架柱的优化设计提供了较大空间.     

型钢混凝土组合结构与钢筋混凝土结构抗震性能对比

本文主要对比型钢混凝土组合结构与钢筋混凝土结构在地震作用下抗震响应对比,通过非线性动力时程分析,得出并绘制能够反映结构抗震性能的层间位移时程曲线、层顶加速度峰值以及结构柱底等效应力峰值等结论;对比分析两种不同结构在地震作用下的抗震响应云图、塑性累积和裂缝发展等响应结果,得出两种结构的异同点,分析型钢混凝土组合结构的受力特点及优势。结果表明,充分利用型钢和混凝土这两种材料性能可有效提高型钢混凝土组合结构的承载力。     

设有自适应刚度减震装置多塔连体结构的减震效应分析

提出了一种适用于减震结构不同水准抗震性能设计要求的新型自适应刚度减震装置,在不同变形下可呈现出正刚度、负刚度、准零刚度特性。基于新型自适应刚度装置的元件刚度及初始倾斜角对装置受力变形特性的影响建立恢复力模型,并进一步进行了力学参数的影响分析,得到元件刚度和初始倾斜角对装置力学性能的影响规律。最后将所提出的自适应刚度装置应用于多塔连体结构高空连廊中,对连体结构进行了不同水准地震下的动力时程分析,结果表明,新型自适应刚度减震装置适应不同水准抗震性能设计需求,并且对连廊和主体结构具有较好的减震耗能效果,可同时控制结构在地震作用下的加速度响应和连廊与主体结构的相对位移。     

联合减震抗震技术在既有剪力墙结构加固中的应用研究

针对新修订的《中国地震动参数区划图》(2016)而导致建筑物抗震分析参数改变引起的既有结构抗震需求增加问题,进行既有剪力墙结构采用联合减震抗震技术加固方法研究。分析了原有剪力墙结构在新版《区划图》的要求下其各项抗震指标,针对其层间位移角超限采取增设墙体和设置黏滞阻尼墙技术联合减震抗震加固方案。对加固结构进行了地震反应对比分析,结果显示:减震方案能够有效地减小楼层间位移,使得最大层间位移角倒数满足规范要求,具有良好的减震效果。同时进行了远、近场地震波以及系列地震波作用下该加固剪力墙结构的地震响应分析,结果显示,近场地震波在减震剪力墙结构中响应较大,超过规范要求的时程响应均值,需在设计时予以考虑。     

钢框架减震结构性能提升设计与分析

为研究黏滞阻尼器对钢框架结构抗震性能的提升水平，以1栋5层钢框架结构为研究对象，采用黏滞阻尼器对结构进行性能提升设计，对比结构在减震前后的关键结构响应(层间位移角、楼层加速度、楼层剪力等)，分析了结构的损伤状况。结果表明采用黏滞阻尼器能够很好的控制结构的损伤，减小结构的层间位移角、楼层加速度、楼层剪力。采用减震技术后，结构在大震下最大层间位移角得到较好的控制，塑性铰明显减少。除屋面层以外，结构各层的加速度均未超过4m/s²。阻尼器分担了较多的地震作用，大震下结构基底剪力明显减小。减震设计较好的提升了结构的抗震韧性，文中的研究可为钢框架减震结构设计提供参考。     

长周期斜拉桥纵向减震分析

对一自振周期长达11.56 s的半漂浮体系斜拉桥建立了有限元模型,考虑桩土的共同作用和抗震盆式支座的摩擦耗能,进行结构自振特性和非线性地震响应时程分析,研究恒载内力对结构自振特性的影响,液体粘滞阻尼器参数和布置方案对斜拉桥地震响应的影响,以及斜拉桥在长周期地震波激励下的响应特点。结果表明:恒载内力对结构基频有较大影响;在塔梁之间与梁墩之间均布置阻尼器结构减震效果更好;液体粘滞阻尼器参数对斜拉桥地震响应影响规律与常规半漂浮体系斜拉桥不同;相同地震波峰值加速度下,斜拉桥在长周期地震波和普通地震波激励下响应值可达数倍关系,设置阻尼器后斜拉桥结构减震效果良好。研究结果可供同类斜拉桥减震设计参考。     

地震动强度参数与地铁车站结构动力响应指标分析

影响地铁车站动力响应的地震动强度参数有多种,研究地震动强度参数和结构地震响应指标的关联性对地下结构抗震设计具有重要的现实意义。为了研究近场地震动作用下适用于评价地铁地下车站的地震动强度参数,以大开地铁车站为原型,基于非线性时程分析结果,通过对22个地震动强度参数与结构地震响应指标进行双对数线性回归分析,从有效性、实用性和效益性对地震动强度参数与结构地震响应指标进行分析评价。研究结果表明:以地表峰值加速度PGA为代表的加速度型地震动参数以和加速度谱强度ASI为代表的谱相关型地震动参数更适合用于研究单层地铁车站结构,适合用于预测结构在地震作用下的动力响应;顶底板层间位移角、中柱底部剪力和中柱底部弯矩适合作为预测地铁地下结构的动力响应指标。     

黏滞阻尼器加固大空间混凝土框架结构振动台试验研究

为研究大空间混凝土(LRC)框架结构消能减震加固效果及其抗震性能，基于已完成的1∶6缩尺无控LRC框架结构模型试验，开展同加载历程下另一设置黏滞阻尼器(VFD)的相同减震框架结构模型振动台试验。通过对比分析两个模型破损特征、动力性能、加速度与位移响应等，定量获取增设VFD后减震结构相比无控结构抗震性能的提升水平，揭示不同地震作用下LRC框架中VFD发挥的实时减震效果，重点研究减震加固技术对LRC框架结构中薄弱部位响应的影响规律。试验结果表明：减震模型较非减震模型层间位移得到有效控制，罕遇地震作用下结构最大层间位移角由1/102降至1/194;试验过程中阻尼器的工作性能良好，随着地震激励升高，黏滞阻尼器出力逐渐增大，阻尼器实际最大出力达设计极限值的88%。     

传统民居穿斗式木构架抗震性能振动台试验研究

为研究西南地区木结构传统民居的抗震性能,对一个位于7度抗震设防烈度地区的两层、两跨穿斗式木构架进行模拟地震振动台试验。试验中选用3条天然波和1条人工波作为输入地震波,对模型结构的动力特性、加速度响应、位移响应、地震剪力及耗能能力进行分析。研究结果表明：随着输入加速度峰值的增加,模型结构自振频率减小,阻尼比增大。在加速度峰值为022g的地震作用后,模型结构X向和Y向的一阶自振频率分别降低了1069%和1997%,相应阻尼比分别增大到1606%和1747%。结构各层加速度放大系数随着加速度峰值的增加而降低,檐柱顶处的加速度放大系数在整个结构中最小,说明檐柱顶处榫卯节点在振动过程中减震作用明显。在加速度峰值为022g的地震作用下,结构最大层间位移角为1/53,此时未见模型有显著破坏,表明模型木构架具有良好的整体变形能力和抗倒塌能力。整个试验过程中,一层柱架耗能作用最大,柱脚耗能作用最小。     

某带消能伸臂桁架超高层结构抗震性能分析

以某220 m超高层框架-核心筒结构的消能减震效果为研究对象。采用NosaCAD结构分析程序对该结构进行弹塑性时程分析,对比分析了该结构在6度多遇和所选取的罕遇地震作用下普通伸臂桁架与耗能伸臂桁架对结构地震作用下的消能减震效果。分析结果表明:消能伸臂桁架能在一定程度上改善该结构的抗震性能,结构顶层峰值加速度响应平均降幅约为10%,层间位移角平均降幅约为15%;该结构在罕遇地震作用下的损坏情况有所减轻,伸臂桁架位置布置的黏滞阻尼器对降低结构在地震作用下的响应发挥了一定的作用。     

近断层脉冲型地震作用下BRB减震高层建筑结构抗震性能分析

屈曲约束支撑因其在地震作用下具有良好的耗能能力,被广泛应用于高层建筑结构减震中。而含有明显长周期速度脉冲特征的近断层地震引起高层建筑结构较大的变形以及损伤,其对BRB减震效果有何影响值得深入研究。针对某高层建筑结构进行BRB减震参数设计,选取近断层脉冲型地震动进行动力分析,基于结构层间位移角、楼层加速度、结构塑性耗能等指标评估近断层脉冲型地震对BRB减震高层建筑结构抗震性能的影响。结果表明:近断层脉冲型地震作用下BRB减震高层建筑层间位移反应较大,楼层加速度放大不明显,RBR耗能在结构总塑性耗能中占比减小,结构塑性损伤较大。