近断层地震下层间隔震结构及其试验模型动力响应分析

设计北京地区某五层钢框架层间隔震结构,以及1∶8缩尺层间隔震振动台试验模型,建立有限元分析模型对隔震层在不同层位置和不同近断层地震动输入下的动力响应进行分析。结果表明:随着隔震层位置上移,原型结构和缩尺模型第一自振周期减小,隔震层位移减小,最大层间剪力和顶层加速度增大,输入能量减小但顶层隔震时有所增大,原型结构和缩尺模型动力响应符合相似关系;隔震层在不同层位置时,不同近断层地震动对隔震结构的动力响应影响不同。     

高层结构三维基础隔震抗倾覆试验研究

为拓宽基础隔震技术的应用范围,开发了一种三维隔震抗倾覆支座并对其进行了试验研究。介绍了该支座的设计制作,通过拟静力试验研究其水平向和竖向力学性能。将该支座安装在一高层钢框架模型结构底部,输入不同场地不同峰值加速度的地震动激励,进行了有无三维隔震抗倾覆支座的地震模拟振动台对比试验,测试了模型结构的动力特性、加速度和位移反应以及基底剪力反应等。试验及分析结果表明:该支座具有较好的稳定性和较强的可靠性,结构在8度罕遇烈度地震作用下仍然是安全的;支座对结构在所给4条不同场地地震动作用下的动力反应有着良好的控制效果,且受输入加速度峰值的影响小。     

超限高层建筑结构振动台试验模型设计的研究

针对超限高层建筑高度高、层数多、整体结构复杂等特点,依据一致相似率对一超限高层建筑进行振动台试验模型设计。通过计算探讨超限高层建筑结构模型分别采用人工质量模型、忽略重力模型、欠人工质量模型三种方式的合理性。研究结果表明:欠人工质量模型的设计是合理可行的,可以通过附加人工质量来调整加速度相似比至合理水平,以利于振动台试验的实施。通过合理的配重模型设计,可以减小重力失真效应造成的不利影响,从而使振动台试验更加准确地反映原型结构在地震作用下的动力响应和动力特性。     

昆明新国际机场航站楼A区结构模型振动台试验研究

通过对昆明新国际机场航站楼A区结构1/60模型进行地震模拟振动台试验,分析了结构形式复杂的大跨度基础隔震结构模型的设计方法,分别测试了隔震结构模型和非隔震结构模型的动力特性、阻尼比及其在不同地震动输入时结构的加速度、位移、扭转等动力反应,以及大跨度网架的竖向振动等,研究了结构破坏机理和破坏模式。试验结果表明：基础隔震能够有效延长结构的自振周期、增加结构的阻尼比、提高结构的耗能能力;通过基础隔震,可以将水平地震输入加速度峰值降低到原来的40%,对竖向加速度没有降低作用,但通过对水平加速度的降低有效抑制了大跨度网架的竖向振动;烈度8.2度地震作用下隔震结构的位移、加速度、扭转等反应均比7.5度地震作用下非隔震结构的反应要小,且隔震结构在8.2度多遇和罕遇地震作用下结构的层间最大位移角分别为1/636、1/201。试验表明原型结构设计基本合理,采用基础隔震能够有效提高结构的抗震性能,隔震层以上结构在8.2度抗震设防烈度时的水平地震作用小于非隔震结构在7.5度抗震设防烈度时的对应值。最后针对试验及分析结果对原型结构设计提出一些改进建议。图8表4参4     

预制混凝土剪力墙隔震结构振动台试验研究

为研究预制混凝土剪力墙(PCSW)隔震结构的抗震性能,设计了1个1/4缩尺结构模型,通过改变边界条件形成两种结构,分别为PCSW隔震结构及非隔震结构,并对其进行振动台试验.通过对结构动力特性和地震反应的对比分析,研究了PCSW隔震结构的减震效果和耗能特性.结果表明:高阻尼隔震支座具有较小的水平刚度,降低了PCSW隔震结构的自振频率;高阻尼隔震支座具有良好的耗能性能,提高了PCSW隔震结构的阻尼比;随着输入峰值加速度的变化,PCSW隔震结构的频率和阻尼比具有良好的稳定性;PCSW隔震结构的加速度、层间位移、基底剪力隔震效果明显;在输入峰值加速度400 gal时,顶层绝对加速度减震率达65％,顶层层间位移减小率达60％,基底剪力隔震率达48％;随着输入峰值加速度的增大,PCSW隔震结构的基底剪力隔震率呈增加趋势.     

砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板加固及隔震加层振动台试验研究

为研究砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板加固技术的加固效果,并探讨在其顶部隔震加层的可行性,进行了3个相似比为1/4模型的振动台对比试验, 模型分别是加固砌体结构模型、加固后加层非隔震结构模型和加固后加层隔震结构模型。试验测试了模型结构的动力特性及其在不同地震作用下的动力响应,为了分析结构震损后的动力响应,在试验模型经历罕遇地震作用下的损伤后又继续进行不同水准地震输入试验。试验结果表明：加层非隔震结构的上部钢框架鞭稍效应非常明显;加层隔震结构有效延长了结构自振周期,增大了结构阻尼比。加层隔震结构既有效降低了下部砌体结构的地震响应又降低了上部钢框架的地震响应,其加固效果和抗震性能优越。同时,震损后加层隔震结构的隔震效果明显降低,下部砌体的加速度反应可能大于加固结构和加层非隔震结构,建议在设计时充分考虑这种不利影响。     

一种新型隔震层的构造及其振动台试验研究

介绍一种新型隔震层的构造和工作原理,通过对多种工况下的隔震层试件进行振动台试验,研究隔震层在不同隔震层高度和不同加速度幅值输入时的动力特性,研究隔震层在不同隔震层高度和不同加速度幅值输入时的隔震层相对位移及加速度的减震效果。试验结果表明,该隔震层减震效果明显。当隔震层高度增加或加速度输入幅值加大时,隔震层的减震系数提高。当输入加速度到达一定幅度时,相对位移增加幅度下降,说明该隔震层具有可靠的位移限制能力。     

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。     

多模块高温气冷堆核岛厂房隔震结构振动台试验

为研究多模块高温气冷堆核岛厂房基底隔震结构的抗震性能,设计缩尺比为1/20的核岛厂房振动台试验模型,分别进行抗震、摩擦摆支座隔震、橡胶支座隔震三种工况下的振动台试验,对比分析不同工况下核岛厂房隔震结构的动力响应规律,包括结构动力特性、加速度和位移响应、楼层反应谱等。试验结果表明：采用隔震措施后,结构自振周期明显延长,隔震效果显著;三向地震动输入时,隔震上部结构的加速度放大系数在四层以上会突然增大,这是由于结构中部T形墙高度仅至四五层之间,结构在此处被削弱;结构整体刚度较大,抗震结构和隔震后上部结构的相对位移均较小,基本处于平动;隔震措施能明显减小核岛厂房结构在其自振频率处的水平向加速度反应谱峰值,而在隔震频率处隔震模型加速度反应谱值有所增加;在三向地震动输入下,隔震模型的竖向楼层加速度谱较抗震结构的竖向加速度谱有明显放大。     

大跨隔震结构竖向地震响应的振动台试验研究

为研究大跨隔震结构竖向地震响应,首先对一大跨网架隔震结构1∶20的缩尺模型进行了振动台试验,对比研究隔震前后模型的动力特性及其在双向和三向地震动输入下的加速度及位移等动力反应,进而对大跨隔震结构的网架和一般楼层(首层和转换层)的竖向减震效果进行了分析。结果表明大跨隔震结构的网架在双向地震和三向地震输入下都具有非常明显的水平减震效果,且减震率大于一般楼层;大跨隔震结构的一般楼层基本没有竖向减震效果,而在输入地震强度比较小的情况下网架竖向加速度基本没有减小,甚至稍有放大,但随着输入地震强度的增加,网架的竖向加速度减震率逐渐提高;对于网架的竖向位移响应,基础隔震模型在罕遇地震下有较明显的减震效果。最后建立了相应大跨隔震结构与非隔震结构的有限元分析模型,并对隔震支座进行参数优化,结果表明屈重比取4%~6%时,大跨网架隔震结构具有较小的基底剪力。     

文物展柜隔震装置的振动台试验研究

为有效保护馆藏文物，减小地震损害，设计并研制了一种直线导轨式文物展柜水平隔震装置。根据某一博物馆展柜及文物建立了2个等比例模型，在其中一个展柜底部安装隔震器，与不加隔震器的展柜同时进行振动台试验，对比测试隔震器的隔震性能。通过加载水平单向地震波，测试了文物展柜隔震系统的自振特性，对比分析了文物展柜隔震系统的位移响应、加速度响应和减震率。试验结果表明：在不同类型和不同强度的地震波作用下，相比非隔震条件，文物展柜隔震系统的位移及加速度响应较小，能保持稳定振动状态；隔震装置的减震率在60%以上，行程始终在容许范围内，且复位能力较好。因此，本隔震装置的隔震效果很好。     

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,并基于参数分析确定了隔震层的优化参数范围。完成了隔震层曲面角度为0°、4°、8°的钢框架模型振动台试验,分析了曲面隔震层参数对结构地震响应的影响。结果表明：与沿平面布置隔震支座结构相比,沿曲面布置的隔震支座的力-位移滞回曲线更加饱满,且随着曲面角度增加,上部结构加速度增大、隔震层位移减小;隔震支座沿曲面布置的隔震结构加速度略有放大,但隔震层水平位移显著减小,输入峰值加速度为0.3g地震动时隔震层位移减小30%~40%。隔震支座沿曲面布置的隔震结构通过适度降低隔震层的加速度,可显著控制隔震层位移。     

核电厂隔震结构动力分析

基于铅芯橡胶支座,以某核电站核岛厂房为例,进行基础隔震技术在核电站结构设计中的应用研究,包括整体隔震方案的设计、隔震装置的选择、计算模型的确定等,并通过动力时程分析对比研究隔震支座布置间距和隔震层恢复力模型对结构加速度和位移响应的影响。研究结果表明:采用隔震措施后,结构自振周期明显增大,上部结构加速度响应明显减小,同时整体位移也会增加较多,但层间位移很小;相比隔震支座等效线性模型,双线性模型更符合支座的实际滞回特性,在实际设计中应优先考虑采用。     

地震作用下岩质边坡动力响应特性及变形破坏机制研究

 以汶川地震诱发大型岩质边坡为研究对象,基于相似理论,采用室内大型振动台模型试验,通过输入不同频率、不同持时以及不同幅值的正弦波,研究顺层及均质结构岩质边坡的动力加速度响应特征及动力输入参数对边坡动力特性的影响。试验结果表明,模型边坡动力加速度分布存在明显的而非线性高程放大特性及非线性趋表特性;且边坡对加速度的放大存在高度效应,即边坡中上部大约3/4坡高以上对水平加速度放大明显,而中下部对竖直加速度放大明显;受地形作用影响,边坡坡脚对加速度具有明显的抑制作用;地震波输入的动力参数对加速度动力特性有影响,地震波频率对加速度影响最为明显,边坡动力加速度随频率的增加而呈非线性增大的趋势,当地震波频率接近边坡模型自振频率时影响最大,且频率的增加改变坡体内加速度的分布特征;动力加速度随边坡输入加速度峰值的增加而增加,但幅值的变化并不改变加速度在坡体内的分布;地震波持时对动力加速度影响轻微。边坡坡体结构是影响其动力特性的重要因素,顺层结构边坡由于存在大量的结构面其动力加速度放大系数要高于均质结构边坡15%左右。     

低矮砌体结构隔震与非隔震振动台对比试验研究

摘要： 为将橡胶支座隔震技术应用到在我国村镇低矮砌体结构房屋,在室内地坪以上设置隔震层,设计和制作了隔震与非隔震结构模型试件,对其进行振动台对比试验。模型选取未设置构造柱圈梁的两层砖砌体结构,采用1/2的缩尺比例制作。通过对隔震和非隔震结构模型的动力特性、加速度反应、层间位移反应、层间剪力和结构剪重比进行对比分析,研究了低矮砌体结构隔震技术的减震效果,验证了相应构造措施的适用性。振动台试验表明：隔震结构模型在峰值加速度800gal（相当于10度设防）的地震波激励下,没有开裂和破坏,支座复位情况良好;设置隔震层可有效降低结构的自振频率,对加速度、层间位移、基底剪力的减震效果明显,在输入峰值加速度400gal的地震波时,顶层加速度减震率达67%,层间位移减小率为34%,基底剪力减震率达68%;随着地震动强度的增加,隔震结构的减震效果呈增加趋势。研究结果为低矮砌体结构民居隔震技术的应用和相关标准的编制提供参考。     

摩擦摆隔震支座在网壳结构中多尺度模型分析

为研究摩擦摆隔震支座在网壳中的隔震特性和局部受力特性,利用ABAQUS有限元软件建立摩擦摆支座的实体模型,并将其应用于网壳结构,建立网壳结构的多尺度模型,并对该多尺度模型进行动力分析。分析表明摩擦摆隔震支座的加入可以有效的延长结构低阶振型的自振周期,而对结构的高阶振型的自振周期影响很小。通过对网壳结构输入单向地震波,探讨不同地震动输入强度下摩擦摆支座水平刚度变化对网壳节点加速度峰值、节点位移峰值及杆件轴力的影响。研究表明随着地震强度增加,摩擦摆隔震支座的水平刚度变化对网壳隔震响应影响越显著。在强震作用下摩擦摆隔震支座发生局部破坏,但不影响整体模型的多尺度分析。     

某钢筋混凝土剪力墙结构隔震设计及耗能分析

本文详细介绍了某钢筋混凝土剪力墙结构的隔震设计过程及耗能情况。该结构隔震层设置于地下室顶板与首层之间,共布置了18个天然橡胶隔震支座和40个铅芯橡胶隔震支座;采用ETABS有限元软件建立非隔震结构与隔震结构两个计算模型,分析比较了结构隔震前后的动力特性和隔震效果,并对隔震结构进行了罕遇地震作用验算和抗风承载力验算,最后分析了隔震结构罕遇地震下结构耗能与加速度响应。分析结果表明,结构隔震层能够很好吸收地震能量,大大减小地震输入能量往上部传递,显著降低了上部结构的地震作用和加速度响应,从而大幅度提高了结构的安全性和舒适性。     

爆炸冲击震动隔离效果的能量传递率评价方法

基于能量方法评价隔震系统的隔震效率,建立了人体与隔震结构的二自由度隔震系统力学模型,通过分析隔震系统在爆炸冲击震动输入下的能量响应,参考传统的加速度传递率评价方法,提出了从人体承受冲击能量大小的角度评价爆炸冲击隔震系统隔震效率的方法,即能量传递率法。通过输入不同峰值和脉冲宽度的半正弦加速度脉冲信号,数值模拟了二自由度隔震系统在不同爆炸冲击震动输入工况下的能量响应,以及隔震系统的加速度传递率和能量传递率。通过对计算结果的分析,研究了隔震系统的输入与输出之间的关系,以及输入能量对隔震效率的影响规律。研究结果表明：与传统的加速度传递率相比,能量分析方法能够较好地反映爆炸冲击隔震系统的隔离效果。     

某核电厂隔震结构动力响应的参数敏感性分析

以某核电站厂房隔震结构设计为例,针对铅芯橡胶支座阻尼、屈服前刚度值以及隔震结构偏心等三类参数分别进行了隔震结构动力响应的敏感性分析,分析结果表明,隔震层阻尼大小对于隔震结构位移的影响程度远大于对加速度响应的影响,工程设计中应考虑隔震装置阻尼取值的多种不确定性因素;对于文中核岛厂房所采用的隔震设计方案及计算模型,单一考虑屈服前刚度取值在一定范围内变化,其对隔震结构水平向加速度响应和峰值位移几乎无影响,但还应综合考虑屈服力等其他参数的影响;上部结构自身的偏心与否对隔震结构的动力响应影响很小,而隔震层偏心虽然对上部结构的加速度响应影响很小,但其对位移响应的影响则较为敏感,工程设计中应特别关注隔震层偏心问题。     

考虑SSI效应的核电结构水平与竖向地震响应的耦合效应研究

本文通过振动台试验研究第三代核反应堆AP1000核安全壳模型水平与竖向地震响应的耦合效应,对该结构模型在单向和三向激励下的加速度响应进行了对比分析。分析结果表明,对于刚性地基:无隔震时,在结构频率附近,上部结构在三向地震输入下的加速度响应大于单向地震输入下的加速度响应;有隔震时,上部结构在三向地震输入下的加速度响应大于单向地震输入下的加速度响应。对土性地基来说:无隔震时,在2~10Hz范围内,上部结构在单向地震输入下的加速度响应大于三向地震输入下的加速度响应;有隔震时,在隔震系统频率附近,上部结构在单向地震输入下的加速度响应大于三向地震输入下的加速度响应。