三维振震双控支座在地铁上盖结构中的减振效果研究

地铁振动带来的舒适度问题已经成为地铁上盖开发的重要制约因素,对地铁上盖结构设计提出了更高的要求。三维振震双控支座可以兼顾对水平向地震和竖向地铁振动响应进行控制,在地铁上盖开发中具有重要的研究和应用价值。提出了一种基于橡胶隔震支座和碟形弹簧的三维振震双控支座,并通过原型支座试验对其竖向刚度和解耦效果进行了验证。在此基础上,以某地铁上盖结构工程项目为背景,采用现场振动测试获得的地铁振动时程作为激励,建立了三维振震双控结构模型并进行了时程分析。计算结果表明,设置三维振震双控支座后,该结构水平向隔震效果显著;竖向Z振级减小,有效提高了地铁上盖结构的舒适度。     

叠层厚橡胶支座力学性能及其震振双控性能分析

为实现地铁上盖建筑的震振双控效果,可将叠层厚橡胶支座用于该类结构体系转换层。与普通橡胶支座相比,叠层厚橡胶支座的单层橡胶厚度较大,既可用于水平隔震,又可减小上部结构的竖向振动。为准确评估其在地铁上盖建筑中的效果,设计了第一形状系数为6.82的叠层厚橡胶支座,并对足尺支座开展竖向压缩、水平剪切、竖向拉伸和高面压稳定性能试验。探究了竖向压应力、剪应变和加载频率等对支座力学性能的影响规律,得到了设计阶段叠层厚橡胶支座竖向压缩刚度、水平等效刚度、等效阻尼比和拉应力值等性能指标。基于试验力学性能指标,建立了固接模型、普通橡胶支座和叠层厚橡胶支座的地铁上盖结构模型,分别以选取的地震波和实测三向地铁振动为激励,通过时程响应分析,验证了叠层厚橡胶支座的震振双控效果,为地铁上盖建筑的震振双控提供技术方案。     

地铁临近建筑结构楼板的隔振效果实测与分析

在考虑建筑结构自身竖向刚度的基础上,建立并求解钢弹簧浮置楼板双质点动力学模型,给出了地铁振动竖向加速度传递率曲线。设计钢弹簧浮置楼板结构,对隔振前后地铁振动引起的建筑结构竖向加速度时程响应进行现场实测,对比分析了傅里叶值谱以及1/3倍频程。利用MATLAB进行编程计算,并与实测结果进行对比分析,最后建立多层框架结构有限元模型进行计算分析。结果表明:钢弹簧浮置楼板对地铁振动竖向加速度隔振率可达到85%以上,并且在40～100Hz频率范围内,可将原结构竖向振级减小20～30dB。地铁引起的结构竖向振级随着楼层增高有所放大。     

地铁车辆段上盖建筑车致振动试验

为了研究地铁车辆段上盖建筑车致振动机理,对杭州某地铁车辆段试车线上盖建筑的振动进行了试验研究。基于环境激励分析了上盖建筑楼板的动力特性,研究了不同车速下地铁车辆段上盖建筑的车致振动特性和传播规律,结合中国环境振动评价标准对建筑物室内的振动舒适度进行了评价。结果表明:上盖建筑楼板一阶频率在28～46 Hz之间,阻尼比为0.3%～1%; 上盖建筑物的车致振动主要分布于0～140 Hz之间,10～25 Hz以内的低频振动表现为结构的整体振动,沿层高有放大的趋势,不同车速下楼板振动频率分布类似,都主要集中在楼板的自振频率附近; 随列车加载车速的降低,地铁上盖建筑中的整体振动强度呈下降趋势,部分楼板的最大Z振级及分频振级均出现“反弹”现象; 试车线列车以超过35 km·h^-1的车速运行时上盖建筑中楼板的实测最大Z振级超过了标准限值,为保证试车线列车功能同时提高上盖建筑的振动舒适度,有必要在已有轨道减振的基础上对上盖建筑物进一步采取减振隔振措施。     

地铁车辆段试车线诱发上盖住宅振动的实测研究

为了研究地铁车辆段试车线列车运行诱发上盖住宅的竖向和横向振动特点及传播规律,针对国内某地铁车辆段试车线上盖住宅进行了现场实测,获得了列车以不同车速运行时上盖住宅各层的竖向和横向振动实测数据,并分析了楼板振动在时域和频域内的振动特点及衰减规律,探讨了不同车速对上盖住宅楼板振动的影响规律.结果 表明:当地铁车辆段试车线列车正常运行时,上盖住宅竖向振动明显大于横向振动,在上盖住宅5层出现最大振动响应,其竖向和横向分频振动加速度级峰值分别为75.71dB和56.04dB,对应频率均为40Hz;车致振动沿上盖住宅向上传播时,各楼层的竖向和横向振动随层高增大呈放大趋势,但在靠近顶层位置出现振动衰减,且竖向振动在低层的放大效应更明显;列车速度对上盖住宅的振动响应有较大影响,振动响应总体随列车速度增大呈放大趋势,但并非车速越大振动响应越大,建筑物各层楼板振动响应取决于不同车速下振动波的振源荷载特性和建筑物楼板本身的动力特性.     

碟簧-单摩擦摆三维隔震(振)装置力学性能及隔震(振)效果研究

碟簧-单摩擦摆三维隔震(振)装置(3DFPS)由碟簧竖向隔振单元和单摩擦摆水平隔震单元组成,可以实现环境激励工况下建筑结构的竖向隔振与地震工况下的水平隔震。为了研究3DFPS的力学性能及隔震(振)效果,制作了足尺的3DFPS试件,并对其进行压剪试验。结果表明：3DFPS的竖向性能与水平向性能相互独立,竖向隔振单元与水平隔震单元可独立设计;通过在叠合碟簧间加入0.03mm聚四氟乙烯(PTFE)薄膜可以减小碟簧间摩擦,使小位移下的循环加载刚度更接近大位移下的单调加载刚度。对采用3DFPS和固接到地面的平面框架结构进行有限元弹性时程分析,研究此装置在水平地震与竖向地铁振动激励下的隔震(振)效果。结果表明：三维隔震(振)装置可使水平地震下结构响应减少80%以上,使地铁振动激励下楼面竖向加速度响应减小61%;碟簧竖向压缩变形对结构在水平地震下的响应没有明显的影响。     

地铁邻近建筑的厚层橡胶支座基础隔振试验研究

设计两种不同层厚的叠层钢板橡胶支座,对其竖向刚度进行测试,检验了支座设计方法的可行性。在上海市某地铁车站附近修建两层砌体结构足尺试验模型,通过改变厚层橡胶支座的类型及布置方式形成4种现场试验工况,检验了基础隔振措施对提高地铁邻近建筑室内舒适度的有效性。试验结果表明:基础隔振措施可使楼板的Z振级减小约19 d B,且隔振频率越低时,舒适度提高效果越明显;合理控制竖向隔振频率与楼板第1阶自振频率的比例关系,是设计基础隔振结构的关键,比例越小时隔振效果越明显;基础隔振虽能明显减小楼板的竖向高频振动,但也同时放大了整体结构的竖向低频振动,舒适度由低频振动控制;基础隔振会使基础部位的峰值速度出现增大现象,但对现代建筑结构的安全性不会构成明显影响。     

组合隔振(震)砌体结构模型振动台竖向隔振研究北大核心CSCD

采用橡胶支座做基础隔震的结构隔离水平地震作用的效果已被众多试验和实际工程所证实,然而能否通过适当的组合和设计使橡胶支座基础隔震结构在隔离水平地震作用的同时,能够隔离地铁引起的建筑结构竖向振动具有重要的研究价值。某6层砌体结构拟采用橡胶支座与叠层橡胶滑板支座并联组合作为隔振(震)层来隔离地铁引起的竖向振动。为了检验该组合隔振(震)系统的竖向隔振性能,对此6层砌体结构的模型进行了振动台试验,测试了模型的自振频率,检验了模型竖向隔振能力。结果表明,这种组合隔振(震)系统能够有效地隔离地铁引起的结构振动,可以在有类似要求的工程中推广使用。     

地铁振动对邻近砖混结构住宅影响研究#br#

以北京地铁沿线附近某砖混结构住宅作为监测对象,在建筑物各层布置传感器,监测地铁通过时建筑物的振动加速度,对监测数据在时域和频域范围内进行分析。建立隧道-土层-建筑物的三维有限元模型,研究砖混结构住宅的振动响应。研究表明：地铁运行引起邻近砖混结构的振动以竖向为主,振动主要集中在40~80Hz,随着房屋高度的增加低频振动影响逐渐显现。砖混住宅各层加速度监测结果与数值模拟结果相吻合,验证了有限元模型的正确性。通过对多种工况下地铁运行引起的邻近砖混结构住宅的振动响应的研究,明确了近接距离、土层性质和隧道埋深对砖混结构住宅振级水平的影响规律,为地铁沿线建筑物的改造及规划提供了参考。     

地铁振动对邻近砖混结构住宅影响研究

以北京地铁沿线附近某砖混结构住宅作为监测对象,在建筑物各层布置传感器,监测地铁通过时建筑物的振动加速度,对监测数据在时域和频域范围内进行分析。建立隧道-土层-建筑物的三维有限元模型,研究砖混结构住宅的振动响应。研究表明:地铁运行引起邻近砖混结构的振动以竖向为主,振动主要集中在40～80Hz,随着房屋高度的增加低频振动影响逐渐显现。砖混住宅各层加速度监测结果与数值模拟结果相吻合,验证了有限元模型的正确性。通过对多种工况下地铁运行引起的邻近砖混结构住宅的振动响应的研究,明确了近接距离、土层性质和隧道埋深对砖混结构住宅振级水平的影响规律,为地铁沿线建筑物的改造及规划提供了参考。     

地铁上盖建筑结构中隔震技术的应用

地铁运营过程中引发的环境振动会对周边建筑物的日常使用产生严重影响。为有效减小地铁运行引起的上盖建筑物及地面振动,探索有效的隔振技术阻断振源传播十分必要。通过结合实例,对地铁上盖建筑结构中隔震技术的应用方案进行了探究,以供参考。     

爆破影响下砌体结构振动效应及其安全性评价

城市地下工程在进行爆破施工时,邻近建筑结构的安全和稳定至关重要。基于武汉地铁8号线二期联络通道的爆破开挖工程,根据工程现场监测,建立LS-DYNA动力有限元3D数值计算模型并进行了详细分析。研究可知,数值模型质点振速变化和频率特征与工程现场测试基本一致,数值参数和计算方法合理。在振动响应方面,砌体结构主要表现为高度方向的振动,振动最大的点位于结构柱顶、柱脚,振速较大。砌体结构单元动应力沿结构长度方向先增大后减小,沿宽度方向则震荡减小。结构振速与有效应力具有对应关系,根据极限抗拉强度计算得砌体结构的安全控制振速为1.18 cm/s;结构爆破峰值振动速度在安全控制范围以内,单元的峰值有效应力不大于抗拉强度,结构处于安全状态。     

某别墅三维隔震(振)设计与分析

本文介绍了采用三维隔震(振)技术解决某别墅由于结构平面不规则导致的抗震性能薄弱以及附近车道重载车辆引起的振动对日常生活影响的问题。通过实际现场振动测试,分析得到车辆行驶的竖向振动引起场地振动源的优势频率范围为2.4～14.9Hz,进而取结构竖向振动频率为1.0Hz进行结构竖向隔振设计;此外,由于结构平面布置不规则,采用基础隔震方式,通过布置38个三维隔震(振)支座,进行结构水平方向隔震设计,并同时解决了竖向振动问题。通过三维隔震(振)设计后,结构的抗震性能得到大幅度提升,同时房屋的舒适性也得以大大提高,本案例设计分析情况可供其它类似工程参考。     

基于某高烈度区地铁上盖建筑的装配式钢结构体系的研究

传统高烈度区地铁上盖建筑采用装配式混凝土结构体系，存在刚度突变、必须采用隔震层、结构超限及建设成本较高等问题。提出了一种适用于高烈度区地铁上盖建筑的装配式钢结构体系，包括主体结构和围护结构配套体系。通过对比装配式钢结构与装配式混凝土结构的结构性能、建造成本等，得出装配式钢结构在一定程度上避免了结构超限问题，不仅能大幅降低盖下和盖上的建设成本，还能满足建筑大开间灵动性及后期改造的需求。在此基础上，进一步取消高烈度区装配式钢结构体系与盖下间的隔震层，通过大震弹塑性计算分析，证明取消隔震层后的装配式钢结构体系在罕遇地震下仍有很好的抗震性能，且可节约综合建造成本，对现有的装配式政策及地铁上盖建筑市场需求具有很高的适应性。     

基于振源-传播模型的地铁引起地面振动数值预测

针对上海地铁运行引起地面振动的预测问题,应用振源模型计算不同车速对轨道基础的激振力,应用传播模型计算不同激振力输入下的地面振动加速度,建立了“地铁-隧道-土层”系统动力有限元模型。通过对比数值模拟结果与实测结果,分析了不同因素对地铁引起地面振动的影响规律。结果表明:随着地铁车速增加,振源激振力和地面振动加速度的幅值均明显增大;地面上距地铁中心线30 m范围内各点振动加速度峰值随距地铁中心线距离由近及远呈幂函数形式衰减;地面振动加速度频率主要为低频振动,随着距地铁中心线距离的增大,高频衰减相对于低频更为明显;建议上海地区建筑尽量在地铁中心线20 m范围外进行规划,或采取降低设计车速、减轻车辆荷载、优化隔振措施等方法,减少地铁运行引起地面振动对地面建筑及居民生活的影响。     

地铁邻近超高层建筑振动响应及减振降噪研究

地铁运行引起的邻近建筑振动和二次辐射噪声对人们生活和工作有重要影响。以某邻近地铁拟建超高层建筑为背景,利用MIDAS GTS NX建立隧道-土体-建筑物的3维有限元数值模型,分析地铁荷载下建筑物各楼层的竖向振动和二次辐射噪声特性,结合建筑基坑围护结构提出地下连续墙加深+嵌固段外贴橡胶层、肥槽回填减振耗能材料、基底铺设PVC减振垫层的组合措施,并研究其减振降噪特性。结果表明：建筑各楼层的振动和二次辐射噪声呈现“两端大、中间小”的分布趋势。组合措施能有效减小地铁邻近建筑物的振动,对50Hz以上振动的减振效果更为显著。采用组合措施能明显降低建筑物各楼层的二次辐射噪声级。     

高烈度区地铁上盖结构层间隔震设计研究

以西安某地铁上盖项目为工程背景,对高烈度地区采用下部框架+隔震层+上部剪力墙体系的地铁上盖结构设计的关键技术要点进行介绍.本项目主体结构存在大底盘多塔、刚度突变、扭转不规则、承载力突变等多项超限;同时存在首层为软弱层和薄弱层、隔震层下一层框架刚度难以满足对隔震层上一层剪力墙结构的嵌固要求、楼面超长、裙房框架和地基基础的抗震设计要求高等众多设计难点.针对以上结构超限项和设计难点,在合理调整结构体系、采用层间隔震技术减小上部结构地震作用的基础上,对盖上盖下各部分结构构件进行抗震性能化包络设计,并结合罕遇地震动力弹塑性分析结果对结构的抗震性能进行了详细的分析与评价.结果 表明,在高烈度地区应用上述结构体系的地铁上盖项目技术可行,采用隔震技术结合构件性能化设计等技术措施可有效保证结构的抗震性能.     

三维隔震振动台试验研究

震中大分量水平与竖向地震作用导致大量建筑结构破坏。目前,隔震系统仅能减小水平地震作用,而三维隔震系统可有效控制结构的竖向和水平反应而减轻地震灾害。由于三维隔震系统竖向和水平自振频率低,三维地震作用下,结构摇摆反应难以控制。为解决这一难题,设计了一种新型的三维隔震系统,该系统包括水平隔震层和竖向隔震层,抗摇摆装置安装在竖向隔震层中用于控制结构摇摆反应。为验证该三维隔震系统性能,对二层钢框架结构模型进行了振动台试验研究。振动台试验结果表明,三维隔震技术能有效减小上部结构响应,并大大提高建筑结构的抗震安全性。     

地铁与建筑物合建中不同固有频率钢弹簧浮置板轨道的适用性分析

以基于车辆-轨道耦合动力理论的地铁-钢弹簧浮置板耦合动力模型为基础,按照钢弹簧底座位置上力相互协调的原则,建立隧道-建筑物-地基二维有限元模型。然后从分析合建结构的自振特性和钢弹簧支反力的频谱特征入手,采用1/3倍频程振级评价法探讨不同固有频率钢弹簧浮置板轨道在不同合建结构形式中的适用性。研究结果表明:①地铁与建筑物合建结构的竖向自由振动20～80Hz的参振质量比例较高,可达50%以上,而4～10Hz竖向参振质量却差异较大,这与结构尺寸和刚度有关;②4～10Hz钢弹簧浮置板都可有效削减合建结构20～80Hz的竖向振动能量,但会放大浮置板固有频率附近的振动能量;③地铁低频振动传播容易在合建结构内引起共振,因此钢弹簧浮置板固有频率应避开合建结构4～10Hz内竖向参振质量较大且较集中的频段。     

层间隔震在地铁车辆基地上盖开发中的应用北大核心CSCD

地铁车辆基地上盖大型房地产开发作为一种新型建筑形式已被广泛认可与应用,考虑到地铁车辆基地的重要性,将层间隔震技术应用到地铁车辆基地上盖开发设计中,成为提高结构主体抗震性能的有效方法,为地铁车辆基地上盖开发设计提供新的思路和方向。采用ETABS对某具体工程进行了隔震计算,得到隔震支座拉应力、隔震层以上楼层的最小剪重比及抗倾覆力矩等指标均满足规范要求,证明结构方案合理,隔震效果明显。