智能隔震结构振动控制及其优化设计

目的为改善铅芯橡胶支座（LRB）隔震结构的减震效果和适用范围，并确定结构的优化参数和控制装置优化布局．方法提出3种磁流变阻尼器（MRD）与LRB混合方案，形成智能隔震结构。建立其动力分析模型，对7层智能隔震结构进行地震反应分析．结果3种混合方案的相对加速度峰值、相对速度峰值、相对位移峰值和层问剪力峰值分别比LRB隔震结构有不同程度的降低．建立智能隔震结构的优化设计模型，对混合方案3进行优化设计，各项地震反应均得到更好地控制．结论IHGA对智能隔震结构的参数和控制装置布局优化设计是有效的     

考虑竖向地震作用的LRB隔震结构优化设计

为了研究竖向地震作用对LRB隔震结构的影响,并改善其隔震效果,建立了耦合地震作用下LRB隔震结构的地震反应分析模型并推导出运动微分方程.以7层LRB隔震结构为例进行地震反应分析,研究结果表明当考虑竖向地震作用时,LRB隔震结构仍具有良好的隔震效果,但地震反应有不同程度的增加,且其增量随着竖向地震作用的增加而增加.建立LRB隔震装置的参数优化设计模型,采用IHGA程序对结构的进行优化设计.结果表明,LRB隔震结构在各种工况下的各项地震反应均得到更好地控制.     

大高宽比隔震结构双向输入振动台试验及数值分析

对高宽比为5的钢框架隔震结构模型,采用不同的地震波进行了水平向和竖向双向地震输入的振动台试验,利用时程分析法完成了模型结构地震反应的数值分析．结果表明,大高宽比隔震结构在水平向和竖向双向输入情况下的减震效果良好．在8度和9度地震作用下,试验观测到隔震层竖向进入了非线性受拉状态,测得支座最大拉应力3．176 MPa,隔震结构未出现倾覆．试验还发现,竖向输入地震动对隔震结构水平向地震反应的影响很小．对高宽比小于5的隔震结构进行水平向地震反应分析时,可忽略竖向地震对结构反应的影响．     

偏心基础滑移隔震结构双向水平地震反应分析

为了探讨偏心基础滑移隔震结构在双向水平地震波输入下的结构地震反应,以一基础滑移隔震五层剪切型结构为例,采用SAP2000程序,通过改变结构构件的布置来改变结构质量中心的偏心距,分析在不同偏心距下结构的反应。结果表明,隔震层和上部结构的加速度随偏心距增加而减小,而结构的扭转效应和位移反应则随偏心距的增加明显增大。因此,在实际应用中应该控制结构的偏心距以保证隔震结构的隔震效果。     

底框基础隔震结构的三维非线性时程分析

基于有限元理论,采用大型有限元分析软件SAP2000 Nonlinear建立了底部2层框架上部砌体非隔震结构和基础隔震结构的实体模型,并采用非线性时程分析法对此模型进行了3向(2个水平向和1个竖向)地震作用的地震反应分析．分析结果表明,底部2层框架上部砌体结构采用基础隔震技术后。结构的水平地震反应明显低于相应非隔震结构的水平地震反应．尤其是刚度突变的转换层,隔震后水平地震反应降低很多,但基础隔震结构的竖向地震反应有可能会增大,危及基础隔震建筑物的安全．     

具有限位装置的滑移隔震框架结构在碰撞前后单向和双向地震反应分析

为了克服传统滑移隔震限位装置一滑就限增加上部结构的地震反应的缺陷,使滑移隔震技术在框架结构中得到应用,在研究了U型环限位消能元件的工作性能的基础上,采用有限元SAP2000软件,建立了一种新型具有限位装置的滑移隔震三层框架结构的计算模型,并根据合理的碰撞前后滞回特性,进行了单向和双向地震波作用下的隔震结构分析.计算结果表明,限位装置的刚度对结构碰撞后层间加速度和位移量的变化影响较大;双向比单向地震激励对结构产生的最大基底滑移量要大.随着另一个方向地震烈度的不断加大,结构最大滑移量呈现出先增后减的规律,为滑移隔震在框架结构中的设计提供了理论依据.     

基于MRD与LRB混合控制的隔震连续梁桥地震响应

为了研究磁流变阻尼器(MRD)与铅芯橡胶支座(LRB)混合控制对桥梁结构地震响应及隔震效果的影响,以典型三跨连续梁桥为背景,采用平行板模型模拟MRD的本构关系,采用Bouc-Wen模型模拟LRB的力-位移非线性行为,通过对结构的离散建立无控制、LRB单独控制、MRD与LRB混合控制的多种控制工况有限元计算模型,运用有限单元方法建立系统的动力特性矩阵,并采用瞬时最优控制算法对其进行了非线性时程对比分析.分析结果表明:采用MRD与LRB混合控制工况与LRB单独控制工况相比,前者的结构地震响应明显降低,隔震效果得到明显提高;在桥墩、桥台处均安装MRD与仅在桥墩或桥台处安装MRD的LRB隔震桥梁相比,前者对结构地震响应的控制效果更好.     

考虑土-结构相互作用的LRB隔震梁桥体系地震反应分析法

为了研究在双向地震激励下,考虑土一结构相互作用的LRB隔震梁桥结构体系的反应特性以及不同类型土对其隔震梁桥地震反应峰值的影响.采用集中参数法,给出了双向水平地震激励下考虑SSI的一种时域计算分析隔震桥梁地震反应的方法.并在考虑和忽略SSI时,对一座三跨连续LRB隔震梁桥的地震反应峰值的影响进行了比较分析,结果证实,土-结构相互作用对LRB隔震梁桥结构地震反应与场面类别、断层以及地震动选择等关系密切.     

LRB隔震结构模型振动台试验研究(1)

为研究大高宽比隔震结构的多维抗震性能,对一缩尺1∶4比例高宽比为5的铅芯橡胶垫隔震结构模型进行了水平和竖向双向地震波输入下的振动台试验研究.通过输入不同大小和类型的地震波,分析隔震上部结构和隔震支座的地震反应.试验结果表明:隔震上部结构减震效果较好;隔震支座在某些工况下,竖向可进入非线性受拉变形状态,此时的结构存在倾覆危险.试验相关数据的分析可为隔震结构设计理论和规范的编制提供参考.     

振动台模拟高层隔震结构多维地震反应的试验

目的为高层隔震结构设计理论和规范的编制提供试验依据．方法对缩尺为1：16两向高宽比分别为2．5和5的橡胶垫隔震结构模型进行三向地震动输入振动台试验．通过输入不同大小和类型的地震波，分析观察模型上部结构和隔震支座的地震反应．结果结构在小高宽比方向基本做刚体运动，大高宽比方向在强震时变形以第一振型为主，并有高阶振型的参与；在某些工况下，隔震支座竖向进入非线性受拉屈服状态；三向地震动发生时刻接近时，隔震支座水平面内产生最大变形．结论隔震上部结构减震效果较好；需特．别注意水平两向地震波峰值接近的情况；在某些不利地震动下，隔震支座进入受拉屈服状态，此时结构是不安全的     

多层框架隔震结构的平移-扭转耦联响应

建立了地震作用下多层框架隔震结构的平移－扭转耦联振动模型和相应的运动方程，分析了基础隔震下双轴偏心框架结构平移－扭转偶联地震响应，在隔震和非隔振情况下，计算了多层框架结构不同偏心的地震反应。结果表明，对易于扭转变形的结构，采用基础隔震技术可明显减少结构的扭转响应和层间变形。     

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。     

山区特殊地质条件下地基-箱基-上部结构地震响应分析

以蓟县某山地建筑为工程背景,利用ABAQUS建立了岩质边坡地基-箱基-上部结构整体三维实体模型,并且建立了无限元边界,通过输入不同方向地震波研究了岩质边坡地基-箱基-上部结构的位移响应．结果表明,对于山地框架结构,竖向地震单独作用下对水平位移的影响较大,而水平和竖向地震耦合作用时竖向地震对水平位移影响较小,基本上与水平地震单独作用下的响应相同;对于台阶形箱基,水平和竖向地震耦合作用时各层最大层间位移与单向水平地震作用下的各层层间位移相比,变化趋势刚好相反,说明竖向地震波的存在对箱基层间位移的影响不可忽视．     

随机地震反应谱研究及其应用

选择Kanai-Tajimi地震动模型,基于我国现行抗震规范(GB50011-2001)并利用随机极值原理进行参数研究.给出了多遇地震作用下的模型参数,对罕遇地震作用下的模型参数进行了初步探讨.在线性单自由度体系随机振动理论基础上提出了随机地震反应谱,给出了谱值及其概率分布.利用非线性体系随机振动理论对弹塑性随机地震反应谱也进行了探讨.利用随机地震反应谱确定了某钢-砼混合支架结构的水平地震作用.随机地震反应谱能够弥补常规反应谱不能给出最大反应发生概率的缺陷,同时也能将复杂的随机振动理论和广大工程师所熟悉的抗震知识结合起来,从而促进随机振动理论在实际工程中的应用.     

空间非对称框架结构偏心扭转地震反应的控制

首先根据空间非对称框架结构的特点以及实施扭转振动控制的要求，采用当前发展较为成熟的RB（叠层橡胶支座）和LRB（重叠铅芯橡胶支座）作为调控隔震元件，建立了一种空间杆一层间计算模型。作者开发了多维地震动输入下的三维线性，非线性动力时程分析程序，对一典型多层非对称框架结构采用传统非隔震和基础隔震方案，水平输入地震波，进行了一系列的平动-扭转耦联地震反应对比分析，结果表明，通过设置隔震支座，可有效控制非对称建筑结构在地震激励下的偏心扭转效应。     

基础滑移隔震建筑结构多维地震反应时程分析算法研究

文章通过空间结构微分形式的运动平衡方程与逐步积分法结合的数值方法实现了基础滑移隔震复杂层状空间建筑结构二阶效应条件下的水平正交两向、竖向、水平扭转多维耦联时程反应的求解计算;并通过编程实现了同时输入三维地震波一工程案例的计算机仿真,且输出了墙（柱）受力构件的六维（正交两向弯矩、正交两向剪力、扭矩、轴力）内力地震动态时程反应数据。工程案例的结果表明,本算法稳定可靠,可为相应的基础滑移隔震复杂空间建筑结构的多维性能分析、建筑结构设计及检测提供帮助。