层间隔震框架结构抗震性能分析

阐述了隔震支座的力学性能,推导了隔震系统的动力平衡方程,利用大型有限元软件SAP2000在7度罕遇EL-Centro地震波作用下对隔震层置于底层、三层及八层柱顶的层间隔震框架结构进行动力时程分析,包括楼层位移、剪力和加速度,并对计算结果与传统抗震结构进行比较分析。研究结果表明,层间隔震具有良好的隔震效果,但隔震层位置的高低对层间隔震的减震效果有较大的影响,隔震层位置越低,减震效果越明显。     

隔震层位置对大底盘结构的地震响应影响分析

为研究隔震层的设置位置对大底盘单塔楼隔震结构的地震响应的影响,以一底盘为3层、塔楼为8层的隔震结构模型为背景,分别将隔震层设置在基础、底盘1层和3层柱顶、塔楼1层柱底和柱顶,由此建立5个隔震结构模型,采用时程分析法,对比结构在地震作用下的响应。结果表明:相对于抗震结构,5种隔震结构地震响应都有显著的降低,随着隔震层位置的升高,层间隔震结构隔震效果逐渐降低;与隔震层直接相连的下支墩独立柱的层间位移都出现放大的现象;大底盘隔震结构首层的层间位移都出现不同程度的放大现象。     

层间隔震结构隔震层位置的敏感性研究

以一栋16层办公楼为工程背景,研究了层间隔震的不同隔震层位置对其减震效果的影响,使用CSIETABS三维非线性结构分析软件进行分析,得到了各不同隔震层位置对应的隔震后模态质量参与系数以及层间剪力、绝对加速度、层间位移角包络图.发现如果将隔震支座布置在基础隔震时的层间剪力最大层,同时限制住下部子结构层间剪力,将得到比较好的减震效果.     

历史建筑的隔震加固技术研究

应用隔震技术对历史建筑进行加固,不仅可以提高它的抗震能力,而且可以保护它原有的建筑风貌。本文研究了历史建筑的隔震加固技术,对隔震支座的布置原则、隔震结构的计算方法和隔震加固的施工工艺进行了探讨,提出了一种由滑板和橡胶支座构成的组合隔震系统。通过计算地震反应,分析了采用全部铅芯橡胶支座和组合系统进行加固的隔震效果。研究表明:与非隔震结构相比,采用全部铅芯橡胶支座隔震,可使层间地震剪力减小到30%～35%;采用组合系统隔震,可使层间剪力减小到25%～30%,两者均有明显隔震效果。     

隔震支座主要参数对基础隔震结构双向地震响应的影响

为研究不同场地类型隔震支座主要参数（等效水平刚度Kf、屈服前刚度K1和屈服力Qd）对基础隔震结构双向地震响应的影响,设计Kf、K1或Qd不同的18栋基础隔震结构,基于SAP2000软件,对各隔震结构分别在不同场地类型的4组地震动作用下的双向地震响应进行分析.结果表明,隔震支座参数对不同场地类型的基础隔震结构在双向地震作用下的加速度最大值和基底剪力最大值均有显著影响,但其对基础隔震结构隔震层位移最大值的影响需根据场地类型具体考虑;在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地上,随着Kf、K1和Qd增大,基础隔震结构的加速度最大值和基底剪力最大值均呈明显的上升趋势,但对隔震层位移最大值的变化影响较小;在Ⅳ类场地上,不同隔震支座参数对隔震层位移最大值的影响较大,且有明显的规律性,即随着Kf、K1、Qd的增大,隔震层的位移峰值迅速减小,最大减幅达80％以上.     

大底盘框架结构的减震性能分析

将层间隔震和消能减震技术混合运用在大底盘框架结构中,利用结构有限元分析软件SAP2000对某10层大底盘单塔框架结构进行实例分析,分别建立结构的层间隔震模型和混合减震模型以及通常情况下的抗震结构模型,并分别进行在罕遇地震作用下的动力时程分析。通过层间位移、楼层剪力和楼层相对加速度的对比,不仅可以详细了解混合减震结构的减震性能,还可了解到一些非常有益的结论。     

大底盘层间隔震模型试验与平-扭耦合效应分析

大底盘结构在竖向刚度突变处震害严重,采用层间隔震体系能有效解决底盘和塔楼间刚度及质量突变的问题。已有研究对层间隔震结构进行了大量的数值分析,但相应的振动台试验研究缺乏,且塔楼偏置的大底盘层间隔震结构平扭耦合效应研究未见报道。因此为了指导工程抗震设计,研究了塔楼偏置的大底盘层间隔震结构的地震响应和平-扭耦合效应。首先,建立一个位于8度设防区具有典型工程应用意义且塔楼偏置的大底盘结构（单塔楼）,其底盘为2层,塔楼为6层,塔楼与底盘的平面面积比为1∶2.4,塔楼高宽比为1∶3,符合大底盘结构的受力特征和条件;接着,对其进行简化和缩尺并制作模型;最后,进行了双向振动台试验与数值分析对比。试验得到了模型各楼层的加速度和层间位移。结果表明：采用层间隔震技术,塔楼各层加速度和层间位移减震效果均显著,在0.60g作用下,减震率（Y向）分别为83.13%和81.18%以上;底盘加速度响应不减少反而增加,减震率（Y向）处于-12.69%～-24.07%;底盘层间位移减震率（Y向）在15.53%～17.15%,减震效果差;进一步分析得,模型在0.60g作用下塔楼仍处于弹性,而底盘在0.40g作用下就进入了弹塑性,且底盘第2层位移明显大于第1层。基于振动台的试验结果验证了数值模拟的准确性,进一步分析了结构的平-扭耦合效应。结果表明,与抗震模型相比,层间隔震底盘扭转角减少2/3,隔震层扭转响应较大但不向塔楼传递,塔楼层间扭转角趋于零,塔楼与底盘的扭转耦联效应不明显,从而塔楼偏置的大底盘单塔楼建筑采用层间隔震形式时,可有效降低结构的扭转效应。     

某幼儿园基础隔震结构抗震性能分析

对某地下室柱顶基础隔震的4层框架结构幼儿园,应用有限元软件ETABS建模进行时程分析,分析超烈度地震作用下整体结构的抗震性能并重点讨论下部独立悬臂柱的抗震设计。结果表明:设防烈度7度(0.15g)多遇地震作用下,层间剪力减震效果显著;7度(0.15g)罕遇地震作用下,上部结构基本处于弹性,独立柱位移角极小;超烈度8度(0.20g)罕遇地震作用下,独立柱位移角仍然极小,楼层加速度减震效果显著,人体舒适度大为提高,隔震层仍然具有足够的稳定性和安全性,表明隔震设计显著提高了结构安全性。建议工程应用中类似隔震建筑在不影响地下室的使用功能条件下,加大独立柱刚度并优先选择较大直径的隔震支座。     

云南某中心大楼基础隔震设计研究

云南某防灾中心大楼位于8度抗震设防区,主体结构为钢筋混凝土框架结构．该工程采用基础混合隔震技术设计,在桩基顶面与上部结构之间设置架空层用作安置设备管道及隔震层．隔震层由纯天然橡胶隔震支座和铅芯橡胶支座组成．对主体结构基础隔震采用非线性时程分析以及能量分析法进行了详细分析,结果表明：各类抗震器充分发挥了其设计性能,上部结构的地震响应明显降低．     

高烈度区某高层住宅隔震设计应用与分析

位于9度抗震设防区的西昌市某高层住宅结构,采用传统抗震设计方法抗侧力构件尺寸过大,层间位移难以控制,提出采用隔震橡胶支座的基础隔震形式进行设计和分析。通过Midas-Gen建立该结构三维有限元模型,综合考虑隔震层偏心率、抗风等要求,计算了结构水平向减震系数、隔震支座极限应力和上部结构层间位移角等指标。分析结果表明:通过基础隔震设计,隔震层最大偏心率为0.65%,隔震结构X、Y两个水平方向的基本自振周期分别延长至原结构周期2.55倍和2.74倍;隔震后层剪力减少最大超过65.5%,层倾覆力矩减少超过66.0%,水平向减震系数为0.351;在设防地震和罕遇地震作用下隔震支座位移满足要求,且支座拉应力最大仅为0.91 MPa;在多遇地震作用下,结构隔震前的层间位移角不能满足规范要求,隔震后的最大层间位移角为1/1 306。研究结果表明了位于9度区高层住宅,通过合理的基础隔震设计,可以明显降低上部结构响应,结构设计满足规范要求。     

750 kV变电架构隔震性能的有限元分析

针对750 kV变电架构在地震中易损性问题。基于ANSYS有限元软件,分别建立了750kV构架隔震前后的有限元模型,输入地震波进行动力时程响应分析。结果表明,采用合适的隔震支座后电力架构基频降低,顶端位移响应、杆件应力以及倾覆力矩较隔震前都有不同程度的减小,验证了隔震系统的有效性。     

两种新型滑板型文物隔震支座设计及性能研究

为了确保博物馆内文物的防震安全,首先,提出了两种新型滑板型文物隔震支座,分别为固定刚度支座和变刚度支座。其次,建立了对应的“支座-展柜”系统有限元模型。同时,建立并提取某博物馆有限元模型不同工况下的楼层波,进行“支座-展柜”模型的时程分析,研究两种文物隔震支座的隔震效果、适用性,并完成支座设计。结果表明：滑板型文物隔震支座可同时实现X、Y 两方向的隔震,同时,变刚度支座还可实现文物在不同强度地震作用下的隔震目的;固定刚度支座和变刚度支座在隔震楼层波下的平均隔震效果约为60%、80%,非隔震楼层波下的平均隔震效果约为90%、95%;变刚度支座的隔震效果优于固定刚度支座。最后,得到了两种新型滑板型文物隔震支座的设计方法,该设计方法可为后续工程应用提供必要的指导依据。     

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．     

建筑结构基础隔震应用研究

利用大型结构有限元分析软件SAP2000对采用基础隔震框架结构在不同地震波作用下进行了动力时程分析,分析了基础隔震结构在地震作用下的位移、剪力,并与未隔震相同结构建筑的位移、剪力进行了对比,以评断隔震结构的减震效果,得到一些有意义的结论.结果表明,隔震结构在罕遇地震作用下仍处于弹性工作状态,具有优越的抗震性能.     

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％．     

增层隔震技术在既有建筑结构加固中的应用

对层间隔震技术在既有建筑结构抗震加层加固中的应用进行了探讨.采用在双线性模型模拟隔震支座,通过参数化研究得到了隔震支座优化参数.对某工程加层后与未加层的地震响应进行了比较,结果表明,不同地震波作用下隔震支座的优化参数基本一致,增层隔震技术类似于TMD系统,但因子结构质量较大,能够起到更好的耗能减震效果,可有效削弱原结构的水平地震响应.     

底部大空间房屋结构抗震与隔震方案的对比分析

以某底部大空间住宅为例,分别对该建筑在8度抗震设防烈度下采用的框架结构、框架—异型柱结构和基础隔震的底部框架—上部砖混结构进行了大量的计算和优化设计,进而给出了该房屋的结构方案的选择建议。