城市公路与高架路交通诱发建筑振动实测与分析

为了研究环境振动对建筑物的影响及其在结构中传播的规律性,对某市公路与高架路及其沿线建筑物进行了实测,并从加速度时程、频谱与振级多个方面进行分析可知:由城市公路、高架路引起的地面振动分别以5～25 Hz、5～45 Hz的低频振动为主,这种低频振动在土层中随着距离的增加而衰减,传入建筑结构中会随着楼层的增加而放大,并且会诱发建筑结构内部构件的高频振动;在多层建筑结构内部,竖向振动大于水平振动,水平垂桥向振动大于水平顺桥向振动.随着楼层的增加,振动不断放大,放大倍数与结构在该方向上的刚度有关.结构的受迫振动主要源于地表振动.     

基于能量法的TMD参数优化设计

以主结构在整个地震过程中吸收的能量值最小作为优化准则,考虑了主结构阻危的影响,通过非线性规划的数学方法得出TMD的最优频率比和最优阻尼比,并采用最小二乘法拟合出相应设计参数的数学表达式,提出了在地震随机作用下,基于能量法的TMD参数优化设计方法,并进一步分析了TMD质量比、阻尼比、频率比与主结构能量的影响关系。数值模拟结果表明,该方法与传统设计方法比较,主结构吸收的能量更小。     

Research and application on three-dimensional seismic and vibration isolation for building

This paper presents the study of a three-dimensional(3D) isolation system.Firstly,the authors investigated the effects of an innovative 3D isolator,which was composed of a connecting plate,a rubber pad for vibration isolation in the vertical direction and a horizontal rubber bearing for seismic isolation in both horizontal directions.Secondly,the authors designed such a vibration isolation system and installed it underneath two specific residential buildings which were built directly over an existing subway communication hub platform in Beijing.These buildings required good performance vibration and seismic isolation system to reduce the impact from the running of nearby subway trains.Finally,in situ tests were conducted for both the isolated and the non-isolated buildings for the purpose of comparison.The test results showed that the maximum acceleration response level of the isolated superstructure is reduced by 10% as compared to that of the platform.The maximum attenuation of vibration reaches up to 25 dB.The 3D system explored in this paper is very effective in control and suppression of building vibration induced by earthquakes or running of trains.     

Multi-objective variance control of structural vibration

A procedure for the design of state feedback controller for seismic-excited structures is presented in this paper.The external exciting-controlled structure-control system was simulated using state space model.Based on the convex optimization technology and variance control theorem,the general expression of linear matrix inequalities (LMIs) for state feedback controller with closed-loop poles and the steady variance responses constrained were deduced,in which the poles and variance response of system were guaranteed to satisfy certain constraints assigned in advance.LMI Toolbox of MATALB was employed for optimizing the state feedback controller.At last,a three-story simple lumped mass shear model was used to demonstrate the effectiveness and superiority of the proposed method.     

高性能低造价隔震支座力学性能简化计算方法

提出一种适用于经济欠发达地区的高性能低造价隔震支座,该支座采用工程塑料板代替传统橡胶隔震支座中的钢板制成,传统隔震支座的理论公式不再适用,必须通过柔性加劲层隔震支座理论求解,其解析表达式运算复杂,不便于工程应用。作者提出一种简化计算方法用于计算该型隔震支座在压缩和纯弯曲状态下的强度、刚度与应力值。引入加权残值法,求解基于柔性加劲层隔震支座理论的橡胶层应力的平衡方程。根据精度要求,通过试算选取合适的试函数,求解高性能低造价隔震支座在压缩和纯弯曲状态下橡胶层应力的简化解,进一步推导出隔震支座的应力分布、压缩刚度、弯曲刚度以及极限压缩应力的简化公式。引入隔震支座特征参数,通过参数分析发现简化公式的误差随着隔震支座长宽比和特征参数的增加而增加,进而给出简化公式的适用范围。最后选取不同长宽比和特征参数的四组典型的高性能低造价隔震支座试件进行系统的力学性能试验。结果表明对于常用的方形和条形隔震支座,简化公式求解竖向刚度的误差总体上与解析公式相近,验证了简化公式的准确性与简化计算方法的合理性。该方法可推广至采用任意几何形状和其他加劲材料的隔震支座力学性能的简化计算,有利于高性能低造价隔震技术在经济欠发达地区的推广应用。     

高层装配式层间隔震结构的抗震性能及破坏失效模式研究

本文在同时考虑隔震层及其上、下部结构非线性的基础上,对一高层装配式层间隔震结构进行了动力弹塑性分析。通过分析结构地震响应,研究其不同地震波输入下的抗震性能。并通过增量动力分析(IDA)探讨高层装配式层间隔震结构在超大地震下的损伤机理和失效破坏模式,为高层层间隔震技术的发展提供了理论依据。     

下部减震层间隔震结构振动台试验研究

层间隔震体系是基础隔震体系的发展与延伸,作为一种复杂结构体系,以往的研究仅限于探讨隔震层参数对地震响应及减震效果的影响,本文首次进行了下部结构附加黏滞阻尼器的层间隔震结构振动台试验研究。设计了1个四层的钢框架模型,首先进行了基础固接及1层顶隔震的振动台试验研究,其次,在1层顶隔震的基础上,在下部结构附加了黏滞阻尼器进行下部减震层间隔震结构的振动台试验研究,测定结构的加速度、层间位移及层剪力系数。试验结果表明,下部减震是在层间隔震基础上进一步提高隔震减震效果,降低结构地震响应行之有效的策略。本文还建立了层间隔震结构的有限元模型,将有限元分析结果与试验结果进行了对比。     

弹性地基上四边自由矩形薄板振动分析的Kantorovich法

利用延展的Kantorovich法推导出弹性地基上四边自由矩形薄板振动问题的解析解表达式。由于薄板振动的固有频率和振型都用初等函数表达出来，所以，在计算中不需要人为地选取挠度函数，并且只要进行初等函数的迭代计算，同时计算精度是可以控制的。最后还给出了计算实例来验证本文所采用的方法以及所推导的公式的正确性。     

汕头工程隔震橡胶垫设计

根据隔震系统的设计要求 ,以及经济、合理的原则 ,设计出汕头工程的两种类型橡胶垫 ,给出了橡胶垫和结构连接的节点详图 ,并试验了橡胶垫发生大水平位移时的使用安全性     

复振型叠加方法合理振型数量的确定

针对适用于非经典阻尼体系的复振型叠加方法,基于理论推导,得到了评价振型贡献程度的复振型质量参与系数,并给出了两种等效的表达形式,可作为评估非经典阻尼系统所需振型数量的一种方法。同时,根据复振型退化为实振型的条件(即实部与虚部成比例关系),论证了实、复振型质量参与系数法的统一性。实、复振型质量参与系数基于相同的原理和假定,具有相同的物理意义,易于工程设计人员掌握和使用。采用典型的减隔震系统数值算例和安装黏滞阻尼器的9层钢结构Benchmark模型对复振型质量参与系数方法进行了验证,结果表明该方法能够有效估计所需振型数量。但是由于实、复振型质量参与系数法是基于基底剪力推导而得到,当用于评估加速度响应所需振型时,其数量往往偏小。