隔震结构子结构实振型分解反应谱方法

隔震结构的阻尼分布具有典型的非比例阻尼特性，因此经典实振型叠加反应谱法已不再适用，而现有隔震结构振型叠加反应谱法存在着计算精度低或计算复杂等缺点。为提高计算精度和效率，提出基于实振型分解的隔震结构子结构反应谱方法。采用隔震结构剪切型模型，给出结构矩阵的解析表达式，考虑人工地震动和天然地震动工况，对比分析非线性时程分析方法的计算结果，验证子结构反应谱法在隔震结构地震响应分析中的有效性。研究结果表明，隔震结构子结构实振型反应谱方法可提高隔震结构地震分析结果的计算精度，与非线性时程分析结果相比，上部结构层间位移最大相对偏差为13.64%,实振型分析计算简单，更便于工程设计人员应用。采用强迫解耦反应谱法会严重低估上部结构响应，与非线性时程分析结果相比，上部结构层间位移最大相对偏差可超过70%。     

菏泽市牡丹人民医院门诊妇儿楼消能减震分析与设计

菏泽市牡丹人民医院门诊妇儿楼采用框架-剪力墙结构体系,按8度0.20g进行设计.为降低地震输入响应,减小结构最大层间位移角,提高其抗震性能并满足结构减震目标,采用消能减震技术——黏滞阻尼器(VFD).采用YJK软件进行振型分解反应谱计算,ETABS振型分解反应谱(补充复核)、弹性时程和弹塑性时程分析计算;并将减震及非减震结构的结果进行对比分析.结果 显示,采用该消能减震技术后,多遇地震作用下结构基底剪力和层间位移角的减震效果显著,满足结构既定附加等效阻尼比要求;时程法结构基底剪力减震率远高于反应谱法结构基底剪力减震率;罕遇地震作用下结构减震效果良好,弹塑性层间位移角满足规范及既定性能目标要求.     

基于等效线性化的SISC隔震框架结构动力响应分析

为探究采用废旧轮胎隔震垫(STP)制成的柱下新型隔震装置(SISC)在村镇框架结构中的隔震效果,通过SAP2000建立隔震与非隔震三层框架结构模型,利用简化计算方法进行初步布置,采用反应谱法及时程分析法对比了隔震前后层间剪力比,并进行了上部结构的动力响应分析。结果表明：简化计算方法、振型分解反应谱法及时程分析法得到的底部剪力比分别为0.4207、0.4091、0.4491;隔震结构较非隔震结构自振周期延长2～3倍,由时程分析法可得隔震结构中上部结构层间位移角、顶层加速度较非隔震结构最大分别降低86.48%、49.26%,均满足规范限值要求,上部结构整体呈现平动;SISC隔震框架结构按照简化计算方法进行SISC初步布置具有可行性,该研究成果为STP隔震体系在村镇框架结构中的实际应用提供参考。     

新疆某医院门诊楼隔震结构设计与分析

对位于设防烈度为8度(0.3g)区采用隔震技术的某医院门诊楼结构进行了设计与分析,确定结构选用隔震支座的类型,采用SAP2000软件运用振型分解反应谱法和时程分析法对结构进行了地震反应分析。结果表明:所选用的滑板隔震支座和橡胶隔震支座布置位置是合理的,并且采用隔震技术可显著降低上部结构的楼层剪力、层间位移。根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010要求,采用隔震技术后,上部结构地震作用和构造措施可按降一度执行。     

隔震结构的迭代反应谱法研究和软件实现

采用振型分解反应谱法计算隔震结构时,如何比较准确的估计隔震层的等效阻尼和等效刚度是一个关键问题。基于实振型分解反应谱法建立了一套迭代计算确定隔震层等效刚度和等效阻尼的算法,并在多高层建筑结构设计软件SATWE中实现,计算表明该算法和程序能够比较快速地对隔震结构进行等效线性化。使用本文算法及程序,可以使隔震结构的计算更加接近于传统抗震结构的计算。     

建筑减震结构分析的层间剪力校准系数法

我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)推荐采用考虑附加阻尼比和附加刚度的振型分解反应谱法进行建筑减震结构地震作用效应分析。但附加阻尼比和附加刚度的确定存在近似性，亟待发展高效准确的减震结构分析方法。以减震结构为研究对象，建立了减震结构地震响应的时域显式表达式，实现了非线性减震装置恢复力(阻尼力)的快速迭代计算。结合蒙特卡罗模拟，通过地震响应平均峰值的计算获得了统计上准确的结构层间剪力，并将其与规范反应谱法得到的层间剪力进行对比，进而获得了各楼层的层间剪力校准系数，采用该校准系数对规范反应谱法计算得到的各楼层构件内力进行了调整。最后，针对三个建筑减震结构，分别采用层间剪力校准系数法和规范反应谱法进行地震响应分析，验证了层间剪力校准系数法在减震结构地震作用效应计算方面的高效性和准确性。     

某9度区复杂框架结构隔震设计

对位于9度高烈度区采取隔震技术的某复杂框架结构进行了分析设计,确定结构选用普通橡胶隔震支座与铅芯橡胶隔震支座,并采用振型分解反应谱法和时程分析法对结构进行了地震反应分析。结果表明:所选用的隔震支座布置是合理的,并且采用隔震技术可显著降低上部结构的楼层剪力、层间位移角和扭转变形;结合抗震规范,上部结构可按降低1.5度设计,经过隔震设计后的隔震结构抗震性能高于传统设计结构。     

安装磁摩擦耗能装置的结构抗震设计

摩擦耗能装置是一种有效的被动耗能装置,可以有效地减小结构在地震、风荷载等作用下的反应。本文提出了安装磁摩擦耗能装置的抗震设计方法,首先采用振型分解反应谱法计算安装磁摩擦控制装置的结构地震反应,在振型分解反应谱法的计算过程中,为了与现行建筑抗震设计规范接轨,从能量的角度计算安装磁摩擦耗能装置提供给结构附加的阻尼,采用迭代方法直接改变结构的阻尼比计算结构地震力,进而求得结构的地震反应;其次采用时程分析法校准结构的地震反应;最后用示例说明了这种方法的有效性。     

平西府车辆段与综合基地(运用库)高位隔震设计分析

基于高位隔震结构的动力特性及影响高位隔震结构隔震效果的主要参数——频率比、质量比,介绍了地震波的选取及输入方式和高位隔震结构隔震层、隔震层以上结构、隔震层以下结构的抗震性能目标,以及振型分解反应谱法中隔震支座等效刚度的计算方法。采用ETABS软件对高位隔震结构进行计算分析,采用ETABS中Link单元模拟隔震支座,进行了非线性时程法及振型分解反应谱法分析,同时采用了PKPM等效剪切刚度的计算方法。经过分析,高位隔震结构隔震层以上结构可按降低一度进行设计,隔震层、隔震层以下结构能够达到预期抗震设防目标,并验证了PKPM简化计算方法的可行性。     

基础隔震框架结构的分布参数动力模型及地震响应规律的研究

基于分布参数体系并结合基础隔震框架结构的特点,介绍考虑非比例阻尼的基础隔震分布参数剪切型悬臂梁模型的建立及求解过程。通过此模型,研究固定支座、比例阻尼隔震和非比例阻尼隔震模型的动力特征,并采用振型分解时程分析方法,对比分部设计方法、比例阻尼隔震和非比例阻尼隔震下模型的响应。结果表明：复振型分解方法和实振型分解方法在求解隔震结构的动力特征方面差别较小;隔震层对高阶振型周期的影响有限,但可有效降低结构高阶振型的振型参与系数;分部设计方法与非比例阻尼方法计算的楼层剪力分布结果差异较小;采用包含隔震层的整体模型分析时,建议采用考虑非比例阻尼特征的复振型分解方法。     

非线性基础隔震结构复振型反应谱设计方法

采用铅芯橡胶支座、弹性滑板支座或摩擦摆支座的基础隔震结构,在利用反应谱方法进行设计时,需要考虑支座的非线性特征.在传统非线性振动分析平均方法或慢变振幅法中引入激励随机性,以等效线性系统和原非线性系统势能和阻尼耗能相等为原则,提出了基于能量平衡的随机等效线性化方法.在该方法中,等效刚度和等效阻尼系数表达为振动幅值的期望,...     

转换梁截面尺寸改变对框支剪力墙结构抗震性能的影响

为了更好地分析转换梁截面尺寸的改变对框支剪力墙结构抗震性能的影响,利用结构分析软件PKPM建立了不同尺寸的转换梁,通过振型分解反应谱法研究了框支剪力墙结构的动力特性与抗震性能。结果表明:对于带梁式转换层的框支剪力墙结构,在满足建筑结构抗震要求的前提下,应尽量减小转换梁的截面尺寸。     

基于位移模式的改进能力谱法结构位移反应分析

能力谱法是基于性能抗震设计方法中结构位移反应分析的有效方法之一。为了克服常规的能力谱法在评估结构地震反应时只考虑结构第一振型的局限性,本文作者提出了基于位移模式的改进能力谱法,引入考虑多振型的位移模式,介绍了该方法的实施步骤,基于位移模式对结构进行Pushover分析得到体系的能力曲线,采用等效阻尼比和延性系数得到需求谱,从而计算结构的位移响应,并通过算例验证本文所提出方法计算结果的可靠性。     

基础隔震结构中上部结构与隔震层的刚度比限值研究

以控制结构变形为目标,将上部结构刚度与隔震层刚度的比值定义为隔震刚度比,作为反映上部结构与隔震层协同变形特点的指标。假定上部结构的地震作用沿高度为矩形分布,在一般结构单质点简化方法基础上提出一种隔震结构动力分析的等效简化方法。进一步分析双自由度等效模型的刚度影响和动力特性,以隔震刚度比的形式解释了结构位移需求、位移分配函数以及隔震刚度比对结构抗震性能的影响。基于抗震性能,推导出结构位移需求与周期关系式、临界隔震刚度比表达式、最大和最小隔震刚度比限值表达式。选取不同结构高度、地震烈度、阻尼条件等计算了上部形式为框架、框-剪、剪力墙结构的三类隔震结构在罕遇地震作用下的隔震刚度比限值。结果表明,一般隔震结构的隔震刚度比限值不宜小于4,低多层隔震结构主要由最小隔震刚度比控制,高层隔震结构在特定条件下需要满足最大隔震刚度比限值。计算结果整理成表格可供设计参考。     

天津慈海桥摩天轮结构的抗震性能分析

对天津慈海桥摩天轮结构的抗震性能进行了分析,采用振型分解反应谱法和弹性时程分析法分别计算多遇地震下结构的内力和变形,从地震波的加速度谱和功率谱两方面分析了比较结果,将反应谱结果考虑一增大系数后进行结构校核。采用弹塑性时程分析法进行了罕遇地震作用下的分析。分析结果表明,结构的变形和强度均满足要求,抗震性能良好。     

隔震支座沿曲面布置的隔震结构动力响应及振动台试验研究

针对超设计基准地震作用下隔震层存在过大变形、影响结构安全等问题,基于已提出的一种隔震支座沿曲面布置的隔震结构,通过变形和受力分析建立了简化双自由度动力模型,得到了系统关键动力参数,即公转频率、自转频率及单摆频率等的计算式.进一步给出了结构响应传递函数,明确了结构高宽比、曲面角度、隔震层阻尼比对结构响应的影响规律,并基于...     

轻钢增层结构的地震反应分析

根据现阶段大量出现的混凝土结构上加盖轻钢结构的结构形式特点,采用子结构方法分别对原有混凝土结构和加层钢结构的质量、刚度和阻尼矩阵进行叠加,进而运用实模态振型分解法求解结构地震反应,通过本文方法与Newmark时程法的比较研究表明,本文方法具有相当的精度。     

隔震层阻尼分布对隔震体系扭转地震反应的影响

在基于平扭耦联隔震结构简化模型建立的动力方程的基础上,计算分析了隔震层阻尼相关动力参数对结构地震反应的影响.分析结果表明:阻尼分布对隔震效果有很大影响,合理地调整隔震层的阻尼分布,结构层间剪力和扭矩可以得到明显降低,得到很好的减震效果.并通过对一个工程实例隔震前后的时程反应分析对分析结果进行了验证.     

底框砌体结构转换层隔震系统工作机理研究

层间隔震是在基础隔震发展过程中出现的一种新型减震技术。底框砌体结构在城市建设中应用广泛,这种房屋的特点是由两种承重和抗侧力体系构成的,但是这类房屋的抗震性能较差。通过把隔震橡胶垫放置在上部砌体与底层框架结构之间的隔震措施,依靠隔震层较大的变形和耗能能力,大大削弱了地震对建筑结构的影响。由于上部砌体的刚度比隔震垫与底层框架的刚度大得多,因此可以将隔震房屋模拟成具有两个自由度的系统。分析了此类房屋的动力特性,与隔震振型的参与系数相比,非隔震振型的参与系数是非常小的,隔震振型控制了系统的反应,得到了用来求解此类房屋动力计算的实用方法,探讨了组合阻尼比、刚度比及质量比的变化规律。为建立实用设计方法、推广层间隔震结构的应用提供了有效途径。