基础隔震房屋的高宽比研究及应用

随着隔震工程实践的增多,逐步出现了一些需要深入研究的问题,隔震结构的抗倾覆性能就是一个需要研究的问题,而高宽比又是影响抗倾覆性能的指标,解决好这个问题,就能为隔震结构在高层建筑中的应用提供设计依据.本文通过理论分析给出了基础隔震的特性,由有限元软件计算了上部为框架结构、框架-剪力墙结构的高宽比限值,分析了影响高宽比限值的各种因素,最后利用本文给出的高宽比限值条件,分析了隔震支座的布置.     

叠层钢板橡胶支座房屋基底隔震关键技术研究

该项目获得2004年度辽宁省科技进步奖一等奖，项目主持人为李宏男教授．通过对隔震结构高宽比限值的研究，给出了隔震结构高宽比限值的影响因素和影响规律，并从理论上提出了计算隔震结构高宽比的简化计算公式，首次提出了可供实际工程应用的在各种烈度情况下的高宽比限制；研究了在动力反应中，伴生自由振动部分对隔震结构的影响；探讨了影响隔震偏心结构地震反应的因素及这些因素对整个隔震结构反应的影响规律；     

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.     

LRB隔震结构模型振动台试验研究(2)

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,两向高宽比分别为2.5和5的铅芯橡胶垫隔震结构模型进行了多向地震波输入下的振动台试验研究.试验分为小高宽比隔震结构模型双向地震波输入、大高宽比隔震结构模型三向地震波输入.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:各向地震波对结构反应将产生复杂的相互影响,当各向地震波发生峰值时刻接近时,这种影响更为显著.因此从安全考虑应该进行水平双向组合变形验算.     

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     

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．     

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．     

偏心隔震结构扭转地震作用的简化计算公式

以隔震结构偏心参数对结构地震反应的影响分析结果为依据，分析了偏心参数对结构转动方向地震作用的影响，利用最小二乘法拟合，提出了计算偏心隔震结构转动方向地震作用的简化计算公式，当给定结构相应的偏心参数后，利用给出的简化公式能较方便地计算出上部结构扭转加速度，为计算偏心隔震结构的地震作用提供了简便、快捷和准确的方法。     

设有形状记忆合金自复位阻尼器隔震结构的地震反应分析

为了使隔震结构体系能够同时获得良好的隔震特性及震后自复位能力，利用形状记忆合金(SMA)材料的相变伪弹性性能，研制了一种SMA自复位隔震阻尼器，并将其与叠层橡胶垫联合应用，提出了一种新的自复位隔震装置．为了验证这种新型隔震装置的有效性，文中根据SMA材料的热力学本构关系，建立了有关热力学非线性方程的求解方法，并通过对这种隔震装置力学特性的深入研究，提出了相应的力学分析和计算模型，同时依据剪切型层模型理论．编制了这类隔震结构的弹塑性时程分析程序，进行了一些工程实例的计算分析．研究结果表明，这种隔震装置不仅可以大大减轻地震对上部结构的影响，而且还具有很好的震后自复位能力，为进一步研究自复位隔震装置的特性及层间隔震技术奠定了理论基础．     

钢筋混凝土框架结构伸缩缝间距计算

《混凝土结构设计规范》给出的钢筋混凝土框架结构中伸缩缝间距取值比较原则化，因而其应用效果不尽人意．为此，提出伸缩缝间距应能保证温度及收缩应力不大于容许应力，且使综合裂缝宽度处于规范允许范围内的思想．以此为基础，对由多层简化为单层的规则框架中跨梁板截面考虑徐变和开裂影响的平均轴拉应力进行了验算，并从中推导出与温度及收缩自由应变、结构约束、截面配筋率、荷载标准组合下的钢筋应力等主要因素有关的伸缩缝间距计算公式．算例表明公式具有一定的合理性和参考价值．     

基于等分圆弧滑面土质边坡 的稳定性极限分析方法

基于等分圆弧滑面的简化条件,采用土塑性极限分析理论,建立了土质边坡极限分析模型,并推导得到了 土质边坡稳定系数计算公式。该方法考虑了圆弧滑面的内能耗散率作用和边坡土体自重荷载、地震惯性力及孔 隙水压力所做的外功率作用,可以解决土质边坡稳定性分析问题,是一种改进的土质边坡稳定性评价极限分析 方法。     

螺栓连接装配式墙板抗侧刚度研究

螺栓连接装配式墙板体系具有连接简单、建造快速的优势,工程应用逐渐增多。本文以两种常见的螺栓连接装配式墙板(钢板拼接式螺栓连接和穿缝式螺杆连接)为研究对象,进行了7片墙板的拟静力试验,结果显示：螺栓连接装配式墙板由于水平缝处张开,墙体发生刚性转动,导致抗侧刚度下降;通过理论分析和数值模拟,揭示了螺栓连接装配式墙板水平变形特性,分析了影响墙体抗侧刚度下降的因素,提出了螺栓连接装配式墙板的抗侧刚度计算公式,数值分析与试验结果验证了公式的可靠性;基于参数分析的研究结果,回归了考虑螺栓节点配钢率、墙体的高宽比、轴压比和节点相对位置四个参数在内的干式螺栓连接装配式墙板抗侧刚度降低系数的简化计算公式,该简化公式的计算结果与数值模拟的结果误差在±20%之内,表明预测结果较为准确。     

经卡式光学天线发射的高斯光束衍射特性的研究

激光通信发射系统一般都是采用卡塞格林式望远镜作为发射天线,由于激光通信采用的光源波形为高斯光束,卡式光学系统的主次镜光学结构为环形结构,以往对均匀波经圆孔光阑后的衍射特性并不适用于激光通信。对基尔霍夫衍射公式进行了简化,利用数值计算的方法,利用仿真软件得到了高斯光束通过卡式光学天线之后的远场衍射分布特性,并与近场菲涅尔衍射分布特性进行分析比对,给出了卡式光学结构的最佳遮拦比为0.2,理论上可以达到1.5倍的近衍射极限发射束散角,在工程计算中有一定的应用价值。     

钢筋混凝土框架多罕遇地震作用变形验算的合并

根据多遇和罕遇地震作用水平地震影响系数间的相互关系，导出了正常配筋情况下楼层屈服强度系数的近似计算公式，得出了同时满足多、罕遇地震作用下抗震变形要求的层间弹性位移角限值，将罕遇地震作用下的薄弱层抗震变形验算归并到多遇地震作用下的抗震变形验算中，避免了截面配筋后可能因罕遇地震作用下弹塑性变形验算不满足要求而重新进行截面设计的麻烦，并提供了一种合理选择截面尺寸的方法，简化了钢筋混凝土框架结构设计。     

型钢混凝土柱轴压比限值的研究

文章推导出了具有明显物理意义的型钢混凝土柱轴压比限值的计算公式,且其结果与<混凝土结构设计规范>中规定的钢筋混凝土柱的轴压比限值有很好的吻合度.     

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。     

梁柱问题和压杆第二类稳定问题的共性

采用一种简化的强度利用率函数,求出了具有初始挠度,初偏心和横向载荷作用的轴心压杆的轴向载荷的解析算式。并用附加弯矩的概念论述了区分压杆的强度和稳定问题的标志,说明压杆的第二类稳定问题和梁柱问题具有共性——均属于强度问题。25个压杆模型实验的数据给于了验证。     

墙下筏基角区格局部弯曲计算

设计中墙下筏基角区格局部弯曲计算，通常简化为两边固定两边简支，而忽略筏板挑出部分的有利影响，本推导出考虑这一有利影响的近似计算公式，以供设计参考。     

荷载效应最不利组合的判别条件

以现行建筑结构荷载规范为基础,系统地介绍了荷载效应组合的基本规则,讨论了承载能力极限状态下的荷载效应组合设计值的计算方法.通过理论推导,给出了得到荷载效应最不利组合的简化判别方法和条件.结果表明,荷载效应最不利组合可以通过永久荷载标准值与主导可变荷载标准值的比值来判别.对于给定的荷载条件,永久荷载标准值与主导可变荷载标准值的比值达到某一数值时,最不利荷载效应组合由永久荷载效应的组合控制,否则由可变荷载效应的组合控制.