规则型高层隔震结构实用设计方法研究

从用柔度矩阵表示的频率方程出发,根据上部结构周期、总基底剪力、顶点位移相等的等效准则,推导出可用于规则型高层隔震结构的的三自由度等效模型,并且通过数值模拟给出了模型参数的简化计算公式.总结得出了用于高层隔震结构的实用设计方法,通过工程实例说明了设计步骤.设计实例表明,实用设计法可不依赖于计算机,通过振型分解反应谱法的手工计算,即可对原结构进行隔震设计和验算.     

长周期隔震结构的地震反应分析

采用等效线性化法和时程分析法,对4个周期不同的10层隔震结构进行等效线性化和时程分析,通过对比加速度反应谱,发现我国现行抗震设计规范中设计反应谱的长周期段反应谱偏大,并提出了隔震结构长周期段反应谱修正公式.对5层钢框架隔震结构模型进行振动台试验、数值时程分析、规范反应谱计算.结果表明,时程分析法的结果和振动台试验的结果比较接近,而按照规范反应谱的等效线形化方法计算出的结果与振动台试验的结果有一些偏差,加速度反应谱修正后结构的地震反应更加接近试验实测的结果,表明了新提出的反应谱取值在进行多质点隔震结构的地震反应分析时计算精度良好.     

多高层隔震结构等效简化模型动力响应分析

结合现有多高层隔震结构等效模型的研究基础,提出了多高层隔震结构等效模型的动力响应分析方法,使结构响应解析解具备明确的物理与工程意义。针对多层隔震结构等效简化后的两自由度模型,其运动方程的求解若采用实际工程中应用广泛的强振型解耦法将产生较大误差,采用Kelly法解耦求解可使求解结果精度大大提高。针对高层隔震结构等效简化后的三自由度模型,先采用强振型解耦法解耦,分析强振型解耦法求解的误差,对结果进行修正,即采用提升强振型解耦精度的方法求解同样可使求解精度大大提高。同时,用标准2阶振子的位移和速度表示非经典阻尼隔震结构的位移响应,使得现有基于经典结构的抗震设计方法可推广应用于具有非经典阻尼特性的隔震结构。结合两个算例,分别将多层和高层原结构简化为两自由度和三自由度模型,通过对原结构和等效简化模型对比求解验证了等效简化模型的有效性,且所提的针对非经典阻尼隔震结构的近似解耦求解方法是简单有效的,从而使得对于隔震结构的动力响应分析更加完备。     

考虑三维地震动作用下振动台试验隔震层简化

基于等效原则、相似理论,考虑三维地震动作用下振动台试验中原型结构隔震层的简化,并对模型结构隔震层进行系统研究。针对不同高宽比隔震结构,提出完全等效简化方法和部分等效简化方法,包括隔震垫等效、模型支座参数及坐标确定、相似关系确定等。利用不同高宽比隔震结构振动台试验,结合有限元数值模拟,进行方法验证。理论推导与数值模拟证明简化方法具有良好的准确性,且在误差允许范围内,简化后的隔震层所获得的加速度、速度、位移等动力特性与简化前相同,可以用于振动台试验模型设计。     

门式框架具有基础隔震装置的控制分析

本文依据已有的试验结果,采用双线性对称循环恢复力模型,用等效线性化方法分析了具有基础隔震装置的门式框架的动力反应。文中给出了具有隔震装置的门式框架在地震荷载作用下的实例分析,计算结果表明:受控结构反应远小于非受控结构反应。     

LNG储罐基础隔震反应谱设计

为了给LNG储罐基础隔震设计提供简化方法,结合LNG储罐基础隔震工程设计的需求,基于反应谱设计理论,建立了LNG储罐考虑质点弹簧阻尼参数和不考虑质点弹簧阻尼参数的两种简化力学模型,给出了用于LNG储罐反应谱设计的地震影响系数曲线及LNG储罐基础隔震设计反应谱基本步骤,并选取1.6×10^5m3LNG储罐进行反应谱设计研究和时程分析法补充验算.结果表明:基于反应谱理论的简化模型是可行的,其与传统结构体系比较,能够有效降低基底剪力和罐壁倾覆弯矩,计算结果可取时程法的平均值和反应谱法的较大值,设计内罐罐壁时可仅考虑柔性脉冲质点(不考虑底板不对称振动)和对流质点作用的基底剪力和罐壁倾覆力矩,而设计基础时要考虑外罐质点、柔性脉冲质点(包含底板不对称振动)及对流质点作用的基底剪力和基底弯矩．     

立式储罐基础隔震力学模型对比分析

为了给立式储罐基础隔震提供设计理论支撑,基于现有储罐弹性理论的抗震模型,引入基础隔震措施,建立了便于工程设计人员应用的储罐基础隔震力学模型,同时与储罐弹性理论三质点隔震力学模型参数进行对比.针对1.5×105 m3大型立式储罐,隔震层采用等效线性本构关系,选取峰值加速度为0.40g的El-Centro水平地震波作为地震动输入,运动方程采用数值积分方法求解,进行储罐弹性理论隔震模型参数及地震响应对比分析.结果表明:不同储罐弹性理论隔震模型的质量参数和高度参数差异不大,设计时可以互相对比参照计算,几种模型中对流质量占总质量70％以上,设计时应给予注意;隔震主要降低的是弹性脉冲分量引起的地震响应,隔震后长周期的对流分量起主导作用;从反映的实际情况出发,所提出的储罐弹性理论三质点隔震力学模型是可行的,适用的.     

基于等效模量法与ANSYS计算混凝土徐变

混凝土徐变对结构应力、变形的影响较大,进行准确的结构分析必须考虑混凝土徐变。按龄期调整的方法对混凝土徐变计算有效模量理论进行修正,提出等效弹性模量计算公式。运用大型通用有限元软件ANSYS参数化程序设计语言APDL编写命令,在每一时段赋予材料对应等效弹性模量并计算混凝土结构的徐变,把徐变问题化为相当的弹性问题。并通过算例验证此方法在实际工程应用中的有效性。     

LRB隔震渡槽结构地震响应的简化计算方法

为探究采用铅芯橡胶隔震支座的大型渡槽结构地震响应的简化分析计算方法,本文针对某大型隔震渡槽进行了7度顺槽向地震响应分析.比较了双质点双线性模型、单质点双线性模型、改进后的单质点双线性模型和有限元模型的计算结果.分析了槽墩刚度、阻尼比对计算结果的影响.分析计算表明改进后的单质点双线性模型计算简便并能够满足精度要求,可以运用于实际工程的初步设计中.     

储罐基底隔震振型分解反应谱计算分析研究

针对立式储罐橡胶垫基底隔震体系,进行了振型分解反应谱分析计算研究,提出了考虑隔震阻尼影响,修正基底弯矩的思想,分析了振型对高矮罐振动的不同影响,给出了模型质点各振型的惯性力和基底弯矩的计算方法．以系列浮顶罐为研究对象,进行了相应的计算分析,分析结果与相应的时程方法进行比较,表明该方法是可靠的,能够满足工程需要．     

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     

高层隔震结构振动台试验及数值分析

通过对高宽比为2.5(小高宽比)和5(大高宽比)的高层隔震结构的振动台试验及数值分析表明,高层隔震结构具有较好的水平减震效果.地震作用下,小高宽比高层隔震结构的变形以隔震层剪切变形为主,大高宽比高层隔震结构不仅有隔震层剪切变形,而且也包含上部结构剪切和弯曲变形.进行大高宽比高层或超高层隔震结构设计计算时应同时考虑上部结构剪切和弯曲变形的影响.     

基于差异衰减规律的高层建筑共同作用的计算方法

目前,对多高层建筑进行的计算分析通常是将其上部结构和地基基础分离开,这与实际的协同工作情况不符。通过对多高层建筑上部结构和地基基础共同作用的差状态进行研究,讨论结构变形的差异衰减规律,并基于此规律提出计算方法。     

高层建筑减震与模态分析

为了研究高层建筑隔震结构对高层建筑抗震能力的作用,应用Ansys有限元软件对固定高层建筑和隔震高层建筑进行了模态分析。研究结果显示,结构的固有频率随着阶数的增大而增大;隔震结构的隔震层消耗了大量的隔振能量;通过在建筑物上部结构与基础间设置足够安全可靠的隔震系统,形成柔性底层,使建筑物与基础隔开,以延长整个结构体系的自振周期。减少输出上部结构的地震能量,从而大幅度降低建筑物对地震的影响;隔振节点加速度明显降低;隔震后位移发生微小的减少。由模拟结果可知,地震破坏以水平破坏为主,震烈度决定了建筑物的破坏程度;隔震层吸收了地震中大量的能量,隔震上部结构绝对加速度明显降低,基础隔震体系能够降低结构的水平地震作用。     

大高宽比隔震结构模型水平向振动台试验

目的为隔震设计理论和规范的编制提供试验依据．方法对1：4（缩尺）比例的大高宽比铅芯橡胶垫隔震结构模型进行高烈度区不同场地波下水平向振动台试验研究，观测隔震结构的动力响应．结果高烈度区的某些地震波激励下，大高宽隔震结构中的支座出现了拉力或者非线性变形．结论当输入地震波中长周期分量较多时，隔震结构隔震后的效果不是很好，隔震支座滞回曲线是均匀饱满的；当输入高烈度地震波时，对于像试验所选择的大高宽比结构，上部结构弯曲变形已开始占了较大部分；在高烈度地区应用橡胶隔震结构，橡胶垫要承受一定的拉应力，但是结构整体是安全的，而在某些不利地震动下，橡胶垫可能要受拉屈曲，因而此时结构是处于倾覆的临界状态．     

混合结构超高层建筑的施工过程模拟分析

混合结构超高层建筑由于结构形式复杂,施工周期普遍较长,所以在施工安装过程中施工方案的不同以及实际施工荷载的施加顺序对结构的内力和变形影响较大。结合科威特中央银行总部大楼（Central Bank of Kuwait New Headquarters Building,简称CBK）这一混合结构超高层建筑的施工安装工程实例,应用有限元分析软件按照实际的施工顺序对施工过程进行模拟分析,对比不同方案得出的分析结果,可以了解不同施工方案中结构构件的应力变形在施工全过程中的发展情况,进而通过比较选择较为合理的施工方案,以确保复杂超高层建筑结构在施工过程中的安全。     

含旋转振子的周期基础对地震弯曲波的隔震作用

提出一种含旋转振子的周期性基础（PF）板,用于高层建筑对地震弯曲波的隔震。早期对PF隔震的研究主要针对平面波,但地震波对于周期性基础板结构更易激发弯曲波。突破以往研究仅针对平面波的局限性,对弯曲波输入的频散关系进行探究;通过有限元法,利用可考虑板厚影响的SHELL单元计算PF板的弯曲波衰减域,系统研究材料参数和几何参数对弯曲波衰减域的影响;通过对三维有限元模型进行弯曲波和地震波入射的数值仿真试验,验证PF隔震的有效性。结果表明：弯曲波衰减域对连杆的宽度和弹性模量变化很敏感;在弯曲波输入下,PF的衰减域在10 Hz以下,与混凝土基础板相比,PF对弯曲波的隔震效率大于60%,能够作为高层建筑的隔震基础。     

钢-混凝土组合巨型框架柱抗震研究进展

为促进钢-混凝土组合柱在超高层巨型框架结构中应用,在简要介绍采用钢-混凝土组合巨型柱的巨型框架结构基础上,从型钢混凝土巨型柱和钢管混凝土巨型柱两个方面综述了钢-混凝土组合巨型柱抗震关键技术研究及应用,指出了该类钢-混凝土组合巨型柱若干有待深化研究的技术问题.分析表明:巨型框架结构是一种受力性能优越的高效抗震体系,中国已建成和在建的标志性超高层建筑大多采用了钢-混凝土组合巨型柱框架结构,相关研究主要集中在弹塑性有限元分析和模拟地震振动台方面;复杂截面钢-混凝土组合巨型柱,经合理设计后具有较好的抗震性能,具有普适性的受力性能理论计算方法及合理抗震构造是亟待深化研究的关键技术问题.