并联复合隔震体系非线性性能的试验研究

对一并联复合隔震结构模型进行了振动台试验研究,通过逐渐增加摩擦滑板的数量来调整隔震层摩擦承压比的大小。分析了复合隔震体系不同摩擦承压比对隔震层滞回特性、基底剪力系数以及复合隔震体系非线性性能的影响。试验结果表明:复合隔震结构的非线性特性与摩擦承压比的大小及地震烈度大小有关,在合理的摩擦承压比取值范围内复合隔震结构具有良好的隔震性能。     

并联复合隔震结构的地震响应和滞回特性分析

在建立并联复合隔震结构运动微分方程的基础上,通过数值模拟,计算并研究了不同加速度峰值下,给定摩擦承压比的多自由度并联复合隔震结构的自振周期、最大基底剪力、最大基底剪力系数、最大层间位移、层间速度、层间加速度等地震响应以及隔震层的滞回特性,并与普通抗震结构、夹层橡胶垫隔震结构、摩擦滑移结构进行了全面对比分析和讨论。结果表明:并联复合隔震结构由于充分利用了复合隔震支座的优点,能够显著降低结构的地震响应,并且具有优良的滞回耗能特性。     

基于等效线性化法的并联复合隔震体系的简化分析

基于等效线性化法对并联复合隔震体系进行了简化计算分析。首先通过推导,将由基底剪力和位移表达的恢复力模型转化为基底剪力系数和位移模型;然后依据最新的建筑抗震设计规范,对简化分析方法的应用进行阐释;最后结合基底剪力系数和位移的结果,对并联复合隔震体系的隔震性能进行了分析,重点考察了不同刚度系数、摩擦承压比、场地特征周期的影响。结果表明:简化分析方法可以便捷有效地用于并联复合隔震体系的初步设计,为并联复合隔震体系的推广和应用奠定了基础。     

弹性滑板复合隔震模型振动台试验研究

进行了复合隔震模型振动台试验,通过调整隔震层中弹性滑板支座数量,研究隔震层摩擦承压比的变化对结构基底剪力系数、位移反应及频谱特性的影响。试验结果表明,弹性滑板数量适中的复合隔震结构,在合理摩擦承压比范围内时,是一种隔震性能良好的隔震体系。     

不同地震动特性下的并联复合隔震结构的地震响应分析

本文基于层间剪切模型建立并联复合隔震结构的运动微分方程,引入状态空间法对其进行求解,得到位移、速度和加速度地震响应,最后结合工程实例,对不同地震动特性下的并联复合隔震结构的最大位移响应、最大剪力响应、滞回响应和能量时程响应进行计算、分析。结果表明:并联复合隔震结构能充分发挥不同类型隔震支座的优点,有效降低上部结构的地震响应;不同地震动特性对并联复合隔震结构的地震响应有重要影响,可为并联复合隔震结构的设计提供参考。     

最小地震剪力系数对隔震结构抗震性能的影响

最小地震剪力系数是隔震结构设计的关键控制因素之一。对等效周期为2~6s的单质点隔震体系在远场地震动（FF地震动）、近场含脉冲地震动（NFWP地震动）和近场不含脉冲地震动（NFWNP地震动）作用下的剪力系数分布特点进行分析,并将其与规程中有关最小地震剪力系数的相关规定进行对比,探寻在不同抗震设防烈度下,不能满足最小地震剪力系数的隔震结构的等效周期范围。以位于我国抗震设防烈度8度区的某隔震结构为例,采用三种不同的设计地震剪力取值方法,设计了6种不同的结构模型。通过模型的弹塑性时程分析,比较了地震动的近远场特性对各模型抗震性能的影响,及其在罕遇地震作用下的性能差异。分析结果表明：地震动的近远场特性对隔震结构的楼层设计剪力影响较大;对不满足最小地震剪力系数要求的隔震结构,采用放大设计地震剪力使其承载力满足最小地震剪力系数的方法,能够有效提高其抗震能力;不考虑最小地震剪力系数对结构设计地震剪力的限制,采用结构的实际地震剪力需求进行设计的隔震结构能够满足地震作用下的承载力和层间位移限值要求。     

地震动速度脉冲对不同高宽比基础隔震结构抗震性能的影响

为研究近断层地震动的速度脉冲对基础隔震结构地震反应的影响,建立了不同高宽比的传统抗震及基础隔震框架结构有限元模型,选取了6条具有向前方向性效应和滑冲效应速度脉冲的实际近断层强震记录作为结构基础输入地震动,对8个模型进行了非线性动力时程分析,对比分析了传统抗震及基础隔震框架结构模型的层间位移角、支座位移和基底剪力等反应。结果表明：在近断层速度脉冲型地震动作用下,随着结构高宽比的增加,基础隔震结构的层间位移角和基底最大剪力逐渐增加,而隔震支座位移有先增大后减小的趋势,且随着地震动峰值速度与峰值加速度比值的增大,隔震支座位移也逐步增大;基础隔震对高宽比小于3的结构具有较好的减震效果,且高宽比越小其减震效果越好,但是当结构高宽比为4时,基础隔震效果较差;近断层地震动的速度脉冲对基础隔震结构底部楼层的不利影响会导致结构出现倒塌破坏。     

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。     

长周期地震动作用下LNG储罐外罐的动力性能研究

外罐是确保LNG储罐安全的关键设施,研究长周期地震动作用下外罐的动力性能对LNG储罐具有重要意义。本文以160000 m³LNG储罐为背景,考虑了重力与预应力筋作用,采用集成化的通用结构分析与设计软件SAP2000建立外罐的三维有限元模型,分析了外罐的变形、加速度和基底剪力以便证实长周期地震动作用下外罐受力性能良好并在控制范围内,在此基础上,引入由叠层橡胶隔震支座与软钢阻尼器组成的新型并联隔震装置,分析长周期地震动对外罐隔震性能的影响,研究结果表明,由于地震动的随机性、模糊性和不确定性,外罐基础隔震设计必须考虑长周期地震动的影响。新型隔震装置对短周期地震动而言是有效的,长周期地震动作用下隔震失效;当Mexican地震动卓越周期与隔震周期接近时,隔震外罐发生共振现象,其顶点位移为El Centro地震动作用下顶点位移的2.74倍,其基底剪力为El Centro地震动作用下基底剪力的7.31倍,隔震层位移达到385.49 mm,为外罐设计提供技术支撑和理论依据。     

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.     

砌体并联复合隔震体系的隔震性能研究

用时程分析法对砌体结构的摩擦滑移隔震形式 ,夹层橡胶垫隔震方法及并联复合隔震方法进行了对比分析。结果表明 ,复合隔震体系具有显著的优越性。     

模块化钢框架变摩擦摆隔震结构抗震性能研究

模块化建筑具有整体装配率高,施工绿色环保、高效等优点,然而其抗震性能相对较差,震后修复成本高。将隔震技术应用到模块化建筑中,可在不改动上部结构的前提下,改善其整体抗震能力。相比传统橡胶隔震技术,摩擦摆隔震技术具有承载力大、工业化程度高、湿作业少等优势。为此,研发了一种自适应变摩擦摆隔震支座,分析了该支座力学特性,确定其有限元模拟方法。对变摩擦摆隔震支座进行不同工况下剪切性能试验,试验和有限元模拟结果相对误差均在10%以内,验证了有限元模拟方法的正确性。基于GB/T 51408—2021《建筑隔震设计标准》提出模块化钢框架变摩擦摆隔震结构一体化直接设计方法,以实际工程为背景,设计模块化钢框架摩擦摆和变摩擦摆隔震结构,并对非隔震结构和隔震结构的抗震性能进行对比分析。研究表明：相比摩擦摆隔震支座,所提出变摩擦方式可实现支座等效刚度增加11%左右,等效阻尼比增加18%左右;相比摩擦摆支座隔震结构,变摩擦摆支座隔震结构的楼板加速度、层间位移角、层间剪力和上部结构损伤程度略有增加,但隔震层位移明显减小,且这种特性随地震动强度的增加而愈明显,体现了变摩擦摆支座的自适应性。     

基于不同隔震层位置的结构隔震对比

目前隔震技术在我国已经得到广泛应用,隔震层的位置布置也变得比较灵活.本文设计的框架-剪力墙结构,研究了在基础隔震与层间隔震情况下的不同的隔震效果.使用SAP2000对其进行非线性结构分析,得到了不同隔震层位置对应的层间剪力、层间位移、相对加速度,比较两种隔震方法的隔震效果,发现结构在不同的隔震层位置时对应不同的反应.     

考虑轴力转移的并联基础隔震结构地震反应分析

 在地震作用下,并联基础隔震结构的隔震层随着水平位移的增加,由于两类支座竖向刚度不同,将在两类支座间出现轴力相互转移,隔震层的力与水平位移的关系呈现很强的非线性关系。根据该种隔震结构不同类型支座间轴力在地震过程中相互转移的特点,给出并联基础隔震体系考虑轴力相互转移的隔震层恢复力模型,提出一种基于SIMULINK环境下对并联基础隔震体系考虑支座轴力相互转移进行仿真计算分析的新方法。工程实例计算结果表明,考虑支座承受的竖向荷载变化时,隔震层最大水平位移比不考虑支座竖向承载力变化时有所下降,支座竖向承载力变化所引起的附加摩擦力已经成为一个不能忽视的因素。     

考虑轴力转移的并联基础隔震结构地震反应分析

在地震作用下,并联基础隔震结构的隔震层随着水平位移的增加,由于两类支座竖向刚度不同,将在两类支座间出现轴力相互转移,隔震层的力与水平位移的关系呈现很强的非线性关系。根据该种隔震结构不同类型支座间轴力在地震过程中相互转移的特点,给出并联基础隔震体系考虑轴力相互转移的隔震层恢复力模型,提出一种基于SIMULINK环境下对并联基础隔震体系考虑支座轴力相互转移进行仿真计算分析的新方法。工程实例计算结果表明,考虑支座承受的竖向荷载变化时,隔震层最大水平位移比不考虑支座竖向承载力变化时有所下降,支座竖向承载力变化所引起的附加摩擦力已经成为一个不能忽视的因素。     

某多层“自定义”钢结构住宅隔震设计

结合某多层"自定义"钢结构住宅工程,采用基础隔震体系及非隔震体系,对结构抗震性能进行综合对比分析。分别以El centro波、天津波(南北向)、合成人工波为地震动输入求解结构的动力响应;对结构延性需求进行分析,用两个自由度的Bouc-Wen滞回模型进行非线性动力分析,对其生命周期成本进行简要分析。结果表明:渐于成熟的隔震技术同样适用于钢结构体系。该钢结构住宅考虑隔震设计后,在满足承载力要求的前提下,隔震层有效控制了上部结构振动,结构地震响应有效降低,层间加速度反应大大减小,建筑物的安全性能得到保证,满足了住宅结构对舒适性的更高要求。