Horizontal shaking table tests and analysis on structures with multi-dimensional earthquake isolation and mitigation devices

The viscoelastic multi-dimensional earthquake isolation and mitigation device is a new kind of passive control device, which has both earthquake isolation and earthquake mitigation abilities. In order to quantify the horizontal earthquake isolation and mitigation effect of this device on structures, shaking table tests on structures with and without the devices and the corresponding analysis on earthquake isolation and mitigation properties are carried out. It can be shown from the experimental and analytical results that the device has both earthquake isolation and earthquake mitigation effects on structures in horizontal direction, and its horizontal earthquake mitigation coefficients can be referred to those of the rubber bearing earthquake isolation structure. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50508010), the Jiangsu Province Natural Science Foundation (Grant No. BK2008282), the Program for New Century Excellent Talents of the Ministry of Education in China, the Program for Jiangsu Province 333 Talents and the Project-sponsored by SRF for ROCS, SEM     

基础隔振减小建筑顶部附属物动力反应的原理分析

论述基础隔震对建筑物顶部附属物动力反应的影响。通过应用动力学基本原理进行系统分析和地震反应算例，指出基础隔震对减小附属动物力反应作用明显。在此基础上，给出了评价附属结构动力放大作用的基本公式及其实用设计方法。     

基础隔震减小建筑顶部附属物动力反应的原理分析

讨论基础隔震对建筑物顶部附属物动力反应的影响．通过应用动力学基本原理进行系统分析和地震反应算例，指出基础隔震对减小附属物动力反应作用明显．在此基础上，给出了评价附属结构动力放大作用的基本公式及其实用设计方法．     

应用SMA绞线——叠层橡胶支座的底层框架砌体隔震

研究基于SMA绞线-叠层橡胶复合支座的底层框架砌体结构隔震理论和方法,建立了底层框架砌体结构在隔震体系中的动力方程,同时分析一典型底层框架砌体结构在地震作用下结构的时程反应。研究表明,SMA绞线-叠层橡胶复合支座是一种有效的隔震装置,它用于底层框架砌体结构中,能有效地减小结构的位移、速度以及加速度时程反应,使底层框架砌体结构的地震响应明显降低。     

隔震技术应用研究

隔震技术是一种新型的抗震减灾技术,通过延长结构自振周期、增大阻尼来减少上部结构所受的水平地震作用。介绍隔震技术的基本概况和原理。以框架结构为例,计算并比较隔震前后的剪力,以及相对层间位移是否满足抗震要求。结果说明隔震技术能够降低结构各层在地震作用下的内力,保证结构的安全。     

隔震结构设计及应用分析

介绍了夹层橡胶隔震垫的特性,另外就一隔震结构设计,详细叙述了其隔震布置的确定、隔震模型的建立及荷载分析与简化,进而进行了隔震设计与计算;根据《建筑抗震设计规范》,对该结构进行了中震水平下的动力时程分析,与传统抗震结构做了全面的比较,结果表明:在地震区,隔震结构与传统抗震结构相比,具有很大的优越性。     

某部队科技楼基础隔震体系的地震反应分析

主要研究采用叠层橡胶支座的基础隔震体系，这种体系安全可靠，计算简便，应用也最为广泛。建立了双轴对称基础隔震体系力学模型和运动微分主程，并结合工程实例从两个方面进行分析。首先分别对基础隔震与基础固定两种情况进行振型分析，从振型形状和振型参与系数可以看出基础隔震体系的第一振型对振动的影响最大。其次，通过非线性地震反应时程分析，证明隔震效果十分明显，该科技楼的防设烈度可由9工降为7度。     

不同预留滑移量下摩擦滑移隔震框架地震反应

为研究不同预留滑移量下隔震结构的地震反应规律,以软钢实体圆锥棒作为限位消能装置,运用Stateflow逻辑框图模拟隔震层的运动状态,采用Bouc-Wen模型描述弹塑性杆件限位器的滞回特性,建立了摩擦滑移隔震框架结构的MATLAB/Simulink仿真模型,对隔震结构的动力反应和能量反应进行分析,并将纯摩擦动力反应的仿真值与振动台试验结果进行对比.结果表明:纯摩擦动力反应仿真值与试验值基本吻合;随着预留滑移量的增大,上部结构的加速度反应并没有明显增加,但隔震层的滑移量增加,限位器的变形减小;滑移隔震结构的阻尼耗能与预留滑移量关系不大,滑移量的变化主要改变了隔震结构体系的地震输入能量,而对其他能量指标影响较小.     

碟形弹簧竖向减震装置的性能试验研究

基础隔震技术是目前应用最广泛的结构控制方法,但是,目前这种技术只是最大限度地减少或隔离水平地震作用,而对竖向地震作用几乎没有影响。为改善隔震技术在隔离竖向地震中的限制,研制了一种由碟形弹簧和粘弹性阻尼器组合而成的碟形弹簧竖向减震装置,并对其进行了在静载和动载作用下的力学性能试验研究,给出了该装置在竖向静力和动力作用下的等效刚度和阻尼比,建立了恢复力模型,试验研究表明,碟形弹簧竖向减震装置能有效的解决竖向大承载力和竖向阻尼的难题,力学性能优良且稳定,加工制作容易,是一种比较理想的竖向减震装置。     

设置被动摩擦减振装置的多层建筑地震反应能量特点

研究了设置摩擦减振装置的多层建筑结构地震反应能量特点.首先建立了摩擦阻尼器的力学模型和结构-阻尼器体系的动力分析模型.进一步地,提出了设置阻尼器的结构体系的能量评价准则.在此基础上以某多层建筑结构为工程背景,研究了在不同类型地震地面运动作用下,设置控制装置的结构体系的振动能量特点.分析表明所提出的能量标准可以有效地描述地震作用下受控结构的能量特点.     

钢管混凝土短柱装置的隔震性能分析

介绍了钢管混凝土短柱装置及其隔震原理．对一座六层非隔震小型空心砌块砌体房屋和隔震小型空心砌块砌体房屋进行了非线性地震反应分析,考察了短柱装置的特性及其隔震效果．计算结果表明,钢管混凝土短柱装置具有良好的隔震性能．     

摩擦-弹簧水平隔震系统的模型与设计

为解决空间网格结构三维复合隔震的水平隔震问题,提出了一种摩擦-弹簧水平隔震装置.新开发的水平隔震系统依靠摩擦滑移隔震,由并联弹簧实现震后复位.针对隔震与复位,建立了装置的力学模型,通过目标隔震周期导出了摩擦系数与滑移幅值间的关系式,并依据滑移幅值确定了复位弹簧的刚度计算方法.同时依据力学模型,给出了水平隔震装置的设计方法.     

框架剪力墙基础隔震结构地震易损性分析

基础隔震技术已广泛应用于实际工程中,因此,对这类结构展开易损性分析对深入了解基础隔震结构技术在地震作用下的响应具有重要意义。利用有限元软件SAP2000建立某12层框架剪力墙基础隔震结构,选取13条地震波,将每条地震波按照一定比例进行调幅,得到143个地震动样本空间,对结构进行非线性动力时程分析。通过对所得的损伤数据进行概率统计分析,绘制出基础隔震结构的地震易损性曲线。通过易损性曲线,得到了框架剪力墙基础隔震结构在不同地震作用下的破坏概率和破坏状态,从而对该类结构进行了易损性分析,为该类结构抗震性能评估提供依据。     

近断层地震动下大型立式隔震储罐的地震响应分析

以Ⅲ类场地的15万m3立式圆柱形浮顶储罐为例,在储罐底部安装滚动隔震装置,输入Kobe地震波、汶川地震波和集集地震的2条地震波共4条近断层地震波,采用时程分析中的Wilson-θ法,通过对比分析计算储罐在传统抗震和隔震时的基底剪力、基底弯矩和晃动波高,研究滚动隔震储罐在近断层地震动作用下减震效果;通过设置不同的隔震层阻尼比来研究隔震层在近断层地震动作用下的位移.结果表明:基底滚动隔震装置可以有效降低储罐的基底剪力和基底弯矩,但对晃动波高的减震效果不太理想;隔震层上下层之间的层间位移差异较大,应采取综合措施,防止滚动隔震装置失效.     

局部隔震对结构鞭梢效应的控制作用

提出了一种局部隔震结构模型,建立了其振动方程,通过时程分析研究了鞭梢效应对主体结构和塔楼的影响,并利用局部隔震措施来控制鞭梢效应．研究表明,用增加塔楼刚度的方法来抑制鞭梢效应会使主体结构的地震响应增加,而通过在主体结构和塔楼之间设置隔震装置进行局部隔震,不仅能有效地抑制鞭梢效应,还能够大幅度降低主体结构的地震响应,且主体结构的地震响应减小约40％．     

采用隔震支座的料仓-框架结构的动力响应分析

为减缓地震作用下的料仓-框架结构的损害,结合某石化公司脱气及储存料仓-框架结构项目,利用ANSYS软件分别建立单料仓-框架结构及隔震处理结构的有限元模型,分析空仓和满仓两种工况下原结构及隔震处理结构在地震作用下的动力响应。建立料仓-框架隔震结构模型,利用振型分解反应谱法、时程分析方法分析得出在不同工况下结构的应力、位移、应变等数据。通过数据分析说明采用隔振支座能显著提高结构抗震能力,且时程分析比振型分解反应谱法分析的更加精确。     

具有隔离功能的偏振相关型消偏器

结合Lyot型消偏器和Walk-off型光隔离器的原理与结构,提出一种具有隔离功能的消偏器。从理论上对其插入损耗和隔离度进行性能分析,通过实验测试其偏振度与隔离度,分析与实验结果表明:该器件结构紧凑,即可对入射光消偏,又能隔离反向光。     

基础隔震层附加黏滞阻尼器结构优化设计方法

为合理有效地进行基础隔震结构隔震层黏滞阻尼器设计,提出一种根据隔震层位移和剪力设计侧重需求确定阻尼器参数的优化设计方法.针对隔震层设置黏滞阻尼器的基础隔震结构建立地震能量平衡方程,给出由地震结束时刻总输入能量预测隔震层最大位移与总剪力系数的简易方法,并利用动力时程分析验证预测法的准确性,结果表明阻尼器附加阻尼比越大则预...     

石墨滑移隔震砌体房屋错动位移研究

采用单质点弹性变形体分析模型，建立了基础石墨滑移隔震砌体房屋的运动微分方程和滑移与啮合阶段的判别准则。通过动力时程分析，输入多条地震记录，研究了隔震缝错动位移在各种影响因素下的变化规律。结果表明：场地条件和地震烈度，是影响错动位移幅值的主要因素。在一至三类场地，9度罕遇地震作用下，错动位移幅值最大不超过12cm，通过适当加宽基础宽度的构造措施，不增设限位装置，即可满足隔震缝处构造要求。基础加宽宽度，一类场地取2cm，二类场地取6cm，三类场地取12cm。     

连续板桥竖向隔震的弹性时程分析

为了提高桥梁结构在竖向地震作用下的抗震能力,提出竖向隔震的思想,首先分析了桥梁竖向隔震的减震原理,提出一种新型的三维隔震装置并确定了其几何结构和力学性能参数其次,利用有限元软件AN-SYS建立了一座三跨连续板桥三维模型,分析了在El-centro波竖向分量9度小震作用下装置的竖向隔震效果,并研究了竖向粘滞阻尼器的阻尼系数对竖向隔震效果的影响规律结果表明,提出的三向隔震装置可以有效地减小结构的竖向地震动力响应,竖向隔震效果随粘滞阻尼系数的增大而增加,但阻尼系数存在一个较优值.