某砖混结构隔震设计研究与有限元分析

通过对某砖混结构进行建筑隔震设计,利用有限元软件ETABS建立了三维计算模型,研究并分析该砖混结构在设防地震作用下隔震前后结构的周期和隔震与非隔震层间剪力比,以及在罕遇地震作用下隔震层的最大水平位移。计算结果表明:砖混结构在设防地震(中震)作用下,采用隔震技术后,结构的周期明显延长,且满足相关规定要求,隔震结构层剪力与非隔震结构层剪力相比满足计算要求;结构在罕遇地震下,隔震层最大位移满足支座最大容许位移的要求。     

Experimental study of nonlinear stress mechanism ofsteel-asphalt composite isolation layer

进行了4组不同含钢量的钢筋-沥青复合隔震层的低周反复荷载试验,研究了钢筋-沥青复合隔震层钢筋竖向和水平力-位移关系,同时研究了钢筋-沥青复合隔震层竖向和水平内力重分布情况。试验结果表明：钢筋-沥青复合隔震层中钢筋和砖墩的受力与水平位移之间是非线性关系。在竖直方向,钢筋-沥青复合隔震层的破坏过程分为前期竖向钢筋受压,中期竖向钢筋受拉、砖墩受压和后期砖墩压坏三个阶段。在水平方向,钢筋-沥青复合隔震层的受力过程也分为前期钢筋受力从零开始缓慢增长,中期钢筋受力快速增长和后期钢筋受力下降三个阶段。基于试验结果,对钢筋-沥青复合隔震层钢筋竖向和水平力-位移曲线进行了分析,同时对钢筋-沥青复合隔震层竖向和水平内力重分布后力-位移曲线进行了分析,结果表明,荷载在钢筋和砖墩之间的重分布对隔震层的力-位移曲线有决定性影响。     

钢筋-沥青复合隔震层非线性受力机理试验研究

进行了4组不同含钢量的钢筋-沥青复合隔震层的低周反复荷载试验,研究了钢筋-沥青复合隔震层钢筋竖向和水平力-位移关系,同时研究了钢筋-沥青复合隔震层竖向和水平内力重分布情况。试验结果表明:钢筋-沥青复合隔震层中钢筋和砖墩的受力与水平位移之间是非线性关系。在竖直方向,钢筋-沥青复合隔震层的破坏过程分为前期竖向钢筋受压,中期竖向钢筋受拉、砖墩受压和后期砖墩压坏三个阶段。在水平方向,钢筋-沥青复合隔震层的受力过程也分为前期钢筋受力从零开始缓慢增长,中期钢筋受力快速增长和后期钢筋受力下降三个阶段。基于试验结果,对钢筋-沥青复合隔震层钢筋竖向和水平力-位移曲线进行了分析,同时对钢筋-沥青复合隔震层竖向和水平内力重分布后力-位移曲线进行了分析,结果表明,荷载在钢筋和砖墩之间的重分布对隔震层的力-位移曲线有决定性影响。     

竖向基础隔震框架结构的竖向地震反应分析

对竖向隔震框架结构的竖向地震响应进行了时程动力分析，对比了隔震结构及其相应非隔震结构的动力特性，给出了罕遇地震作用下结构的最大层间轴力、位移等，得到了竖向隔震结构的竖向地震反应明显降低的结论。     

某高烈度区隔震结构设计与分析

运用ETABS软件对某高烈度区的结构进行了隔震计算,通过设防地震和罕遇地震的时程分析,确定了隔震垫的布置形式、水平向减震系数。对隔震支座在罕遇地震下的应力及位移验算、整体结构的抗风验算表明本项目隔震设计达到了较好的隔震效果,隔震层的设置也为结构增加了较大的安全储备。通过计算可以看出:(1)根据隔震后结构的前几阶阵型周期的增大情况,可以初步判断隔震支座是否合理。(2)四周框架柱尽量选用铅芯橡胶支座,以降低体型的扭转效应,减小上部结构的地震响应,同时满足抗风的要求。(3)罕遇地震下验算隔震支座的竖向拉应力和位移时,按三向地震输入,拉应力和位移较按两向地震输入大,更为不利。     

某别墅首层柱顶隔震设计分析

对某别墅进行首层柱顶隔震设计。时程分析表明:在7度多遇地震作用下,隔震结构与非隔震结构相比,隔震层以上最大层间剪力比为0.26,减震效果明显;首层柱子按7度罕遇地震作用下产生的内力进行强度设计,具有足够的强度;分析对比了隔震结构和非隔震结构在7度和8度罕遇地震下的层间位移角,结果表明隔震结构在罕遇地震下的层间位移角远远小于非隔震结构,隔震结构在大震下表现出了良好的工作性能。     

大底盘多塔高层隔震结构的地震响应

采用弹性时程分析方法,结合某大底盘多塔隔震结构(建成后将成为目前大陆地区最高的隔震建筑),分析结构在多遇及罕遇地震作用下的响应。对比层间剪力,计算水平向折减系数,绘制结构层间位移的变化曲线,并探讨高层复杂结构应用隔震技术的相关要求。结果表明,隔震结构的地震作用显著降低,层间剪力远小于抗震结构的,罕遇地震作用下的水平向折减系数更小;层间位移主要集中在隔震层,上部结构的层间位移几乎为零,结构呈现出明显的整体平动趋势。     

多层基础隔震结构考虑近场影响的计算方法

基础隔震结构的近断层脉冲型地震作用与常规地震作用相比,结构的最大绝对加速度、隔震层的最大位移均有较大增加。通过算例分析,采用时程分析法对近断层脉冲型地震作用的隔震结构计算时,罕遇地震下的峰值加速度的取值决定了隔震支座的选择。通过对《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)12章及附录L简化计算方法的分析,三种罕遇地震峰值加速度取值对应三种隔震支座布置的计算结果,8度区多层框架结构,建议采用插值法进行罕遇地震下隔震层计算,隔震层以上结构的水平地震影响系数最大值,抗规公式(12.2.5)应乘以近场影响系数。     

附设间隙阻尼减震装置的高位隔震连体结构振动台试验研究

针对高位隔震连体结构,提出附设间隙阻尼装置控制罕遇地震下连廊隔震支座位移。通过设计高宽比为6的双塔连体结构试验模型,对连廊与塔楼顶部仅采用隔震连接以及隔震与间隙阻尼装置连接的两类结构体系进行模拟地震振动台试验研究。选取远场El Centro波和速度脉冲效应明显的近场Chi-Chi波、Kobe波作为地震激励。通过测量隔震支座水平位移、间隙阻尼装置力与位移响应、连廊结构加速度响应以及塔楼结构加速度和位移响应,分析罕遇地震与极罕遇地震作用下间隙阻尼装置对隔震支座位移的控制效果,以及对连廊结构和下部塔楼结构抗震性能的影响。结果表明：间隙阻尼装置可以有效地控制罕遇和极罕遇地震作用下隔震支座位移,8度罕遇地震作用下,隔震支座最大位移减小59.61%;间隙阻尼装置传导轴与限位环产生剧烈冲击,引起高频振动能量进入连廊结构,导致连廊水平向加速度响应有所放大,而竖向加速度响应显著;远场地震作用下,间隙阻尼装置的启动对塔楼结构楼层加速度和层间位移角有所放大,但未造成不利影响;在速度脉冲周期与整体结构基本自振周期接近的近场地震作用下,当地震波峰值加速度为0.40g时,附设间隙阻尼装置使塔楼结构楼层峰值加速度和...     

带摩擦阻尼器钢筋沥青隔震墩研究

基于基础隔震的理念研究了一种新型摩擦阻尼器与钢筋沥青隔震墩复合作用下的减震效果。通过地震模拟振动台试验研究2层钢框架模型在复合隔震层作用下的加速度和位移反应。通过对试验数据的分析和对比,带摩擦阻尼器钢筋沥青隔震墩有明显的减震效果。未加摩擦阻尼器时加速度折减系数在0.40~0.52,加上摩擦阻尼器后加速度折减系数在0.51~0.76。同时,摩擦阻尼器和钢筋沥青隔震墩施工简便,造价较低,实用性良好,可以较大范围地应用于农村多层房屋结构和工业建筑中。     

摩擦摆隔震结构支座失效的判定条件

昆明某三层钢框架结构,结构总高度18.7m,最大层高3.6m,采用摩擦摆隔震技术。通过试验,获得了隔震支座的竖向刚度。在SAP2000中,通过合理的参数设置,对该结构进行了罕遇地震弹塑性时程分析。提出了支座在罕遇地震下发生破坏的判断条件,结果显示该结构所有摩擦摆隔震支座在罕遇地震下未发生破坏。     

云南省博物馆新馆隔震结构模拟地震振动台试验研究

云南省博物馆新馆是采用基础隔震结构的大型建筑,其隔震层采用铅芯橡胶支座与橡胶支座。该结构为 钢-混凝土混合结构,具有楼板不连续、竖向杆件不连续等特点,并且屋面钢桁架设有多层钢结构悬挂层。为研究该隔震结构的抗震性能,进行了1/30比例模型模拟地震振动台试验。结果表明,8度多遇、设防和罕遇地震作用下结构未出现破坏,结构自振频率未有明显变化,结构保持为弹性状态;在多遇、设防和罕遇地震作用下主体结构加速度放大系数小于1,设防烈度地震作用下,层间位移角小于弹性层间位移角限值;隔震层支座滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力;结构在不同地震波作用下的加速度和位移反应不同。结构4～6层测点加速度放大系数和层间位移(角)略大,模型顶部钢桁架系统隔震效果不明显。     

竖向不规则高层建筑双层隔震体系的抗扭分析

以某高层竖向不规则框架结构为例,输入双向地震波,采用SAP2000分析罕遇地震作用下基础隔震、层间隔震和双层隔震体系的减震性能。研究表明:双层隔震体系的周期比、顶层加速度峰值和水平向减震系数均最小,层间位移角除在转换层处有突变外,其余各层的层间位移角亦最小。双层隔震体系比单一隔震层体系的支座位移和剪力值都要小很多,滞回曲线更为饱满。双层隔震体系在七层以上位移比都是最小的,因此,对于竖向不规则高层建筑,采用双层隔震体系可有效降低高层结构地震响应和扭转响应,但需要注意局部节点加强。     

某剪力墙结构隔震设计技术经济性研究

为了研究高烈度区高层剪力墙结构住宅采用隔震设计的技术经济性,对某剪力墙结构采用隔震设计前后进行了较为全面的分析比较。多遇地震作用下,分别对隔震结构与非隔震结构的底部剪力和层间位移角进行验算。罕遇地震作用下,对隔震结构与非隔震结构的耗能性能、层间位移角、剪力墙变形角以及连梁变形角等进行对比分析,考察结构的损伤情况。在此基础上,探讨了隔震结构与非隔震结构材料用量、工程造价与设防烈度的关系。分析结果表明,采用隔震设计后,结构的地震总剪力与倾覆力矩均可降低2/3左右,多遇地震作用下的最大层间位移角可减小40%以上,罕遇地震作用下的最大层间位移角可减小50%以上;设置黏滞阻尼器对于减小隔震层的最大位移作用显著;剪力墙基本处于弹性状态,连梁的损伤程度大大降低。8度(0.3g)设防时,隔震结构钢筋和混凝土的用量均明显少于非隔震结构,工程造价低于非隔震结构。     

高层建筑双层隔震体系的地震响应分析

以某高层框架结构为例,输入三条地震波,采用SAP2000分析双层隔震体系在多遇地震和罕遇地震作用下的地震响应,研究中间隔震层位于不同位置时双层隔震体系的减震性能,并建议中间隔震层的最优位置。研究表明:高层框架采用双层隔震体系的隔震效果比基础隔震体系要好,罕遇地震下效果更加明显。中间隔震层位于九层时双层隔震与基础隔震体系的隔震效果差不多,多遇地震下中间隔震层位于三层时双层隔震体系的各楼层层间位移角均最小,但在罕遇地震作用下,三层隔震时中间层处的层间位移角发生突变,比六层隔震还要大,因此,建议中间隔震层布置在结构中部偏下位置可取得较好的隔震效果。     

碟形弹簧竖向减震装置的竖向地震反应分析

对河北理工大学研制的由碟形弹簧和粘弹性阻尼器组合而成的碟形弹簧竖向减震装置进行了力学性能试验研究，建立了恢复力模型。并以一个8层框架为例，对其竖向地震响应进行了时程反应分析，对比了隔震结构及其相应非隔震结构的动力特性，计算出罕遇地震作用下结构各层的最大加速度和位移。结果表明，该竖向减震装置能够起到有效减轻竖向地震动的作用。     

某高层隔震建筑地震响应分析

利用Etabs软件,对某高层隔震建筑进行非线性时程分析。时程分析表明:在8度(0.3g)中震作用下,隔震结构与非隔震结构相比,隔震层以上最大减震系数为0.34,减震效果明显;在8度(0.3g)罕遇地震下,隔震结构整体抗倾覆验算满足要求;在罕遇地震作用下,隔震层发生较大变形,隔震层以上楼层层间位移很小,上部结构呈现平动。     

摩擦摆隔震高层框架-剪力墙结构振动台试验研究

为了研究摩擦摆隔震高层结构的抗震性能,提出了摩擦摆隔震设计的具体流程,并设计了一栋12层的摩擦摆隔震框架-剪力墙结构。为考察其隔震效果,制作了相应的缩尺模型并进行振动台试验。基于试验结果,研究上部结构的楼层响应和摩擦摆隔震支座的位移响应,对比分析剪力墙下摩擦摆及框架柱下摩擦摆滞回性能的区别。研究结果表明：通过摩擦摆隔震,该框架-剪力墙结构实现了9度多遇地震弹性,设防地震、罕遇地震甚至超罕遇地震可修;结构的楼层响应显著降低,摩擦摆完全起滑后,地震强度越大,摩擦摆的隔震效果越好,且摩擦摆隔震支座具有良好的自复位能力;在9度罕遇地震作用下,剪力墙下摩擦摆发生了竖向提离抬升,对摩擦摆的滞回性能产生影响。     

昆明团山幼儿园摩擦摆隔震体系结构设计与计算分析

采用摩擦摆隔震体系对昆明团山幼儿园3层钢框架结构进行了基础隔震设计。通过试验获得了摩擦摆隔震支座的竖向刚度,利用SAP2000对结构进行了动力弹塑性分析。分析结果表明,在地震作用下,隔震结构的层间位移角、层间剪力和楼面加速度响应比非隔震结构减小显著;在罕遇地震下,隔震结构仅出现少量梁铰、未出现柱铰,表明上部结构基本处于弹性,减震效果显著。     

Shaking table test study of high-rise frame-shear wall structure isolated by friction pendulum bearings

为了研究摩擦摆隔震高层结构的抗震性能，提出了摩擦摆隔震设计的具体流程，并设计了一栋12层的摩擦摆隔震框架-剪力墙结构。为考察其隔震效果，制作了相应的缩尺模型并进行振动台试验。基于试验结果，研究上部结构的楼层响应和摩擦摆隔震支座的位移响应，对比分析剪力墙下摩擦摆及框架柱下摩擦摆滞回性能的区别。研究结果表明：通过摩擦摆隔震，该框架-剪力墙结构实现了9度多遇地震弹性，设防地震、罕遇地震甚至超罕遇地震可修；结构的楼层响应显著降低，摩擦摆完全起滑后，地震强度越大，摩擦摆的隔震效果越好，且摩擦摆隔震支座具有良好的自复位能力；在9度罕遇地震作用下，剪力墙下摩擦摆发生了竖向提离抬升，对摩擦摆的滞回性能产生影响。