核电厂负刚度阻尼隔震结构的地震响应研究

隔震技术能有效减小核电厂上部结构的加速度响应，但强地震作用下隔震层位移过大会导致管道断裂。本文基于曲面运动原理及预压弹簧伸缩特性提出了一种负刚度阻尼系统，通过球铰在拱球面曲线运动实现负刚度特性，并在弹簧压缩方向提供黏滞阻尼性能。提出了负刚度系统的理论恢复力模型并进行了力学特性分析，设计了负刚度装置并完成了静力试验，结果显示理论恢复力模型与试验结果的一致性较理想。将核电厂负刚度阻尼隔震结构与核电厂隔震结构进行了地震响应对比分析，比较了不同地震波输入下的地震响应。结果表明负刚度阻尼系统可有效同时减小核电厂上部加速度响应和隔震层位移响应。     

联合减震抗震技术在既有剪力墙结构加固中的应用研究

针对新修订的《中国地震动参数区划图》(2016)而导致建筑物抗震分析参数改变引起的既有结构抗震需求增加问题,进行既有剪力墙结构采用联合减震抗震技术加固方法研究。分析了原有剪力墙结构在新版《区划图》的要求下其各项抗震指标,针对其层间位移角超限采取增设墙体和设置黏滞阻尼墙技术联合减震抗震加固方案。对加固结构进行了地震反应对比分析,结果显示:减震方案能够有效地减小楼层间位移,使得最大层间位移角倒数满足规范要求,具有良好的减震效果。同时进行了远、近场地震波以及系列地震波作用下该加固剪力墙结构的地震响应分析,结果显示,近场地震波在减震剪力墙结构中响应较大,超过规范要求的时程响应均值,需在设计时予以考虑。     

带位移放大装置新型阻尼墙结构的地震响应分析

基于黏滞阻尼器的耗能原理,针对地震时阻尼器位移小的特点,提出一种可提高阻尼器耗能能力的位移放大装置,并在此基础上设计出一种黏滞阻尼墙。针对黏滞阻尼器力学模型,增设放大装置后,得到带放大系数的黏滞阻尼墙力学模型。以12层框架为例,利用有限元软件分析比较带放大装置的黏滞阻尼墙减震结构与常规阻尼器建筑结构的减震效率。在加速度、层间位移、层间剪力等地震响应的控制效果方面,基于文中提案采用放大装置的减震结构更为有效。     

长周期结构弹塑性能量谱模型及其应用研究

选取44条远场地震波和20条近场大速度脉冲型地震波作为输入,对双线性单自由度系统进行非线性时程分析、总输入能量谱分析及滞回耗能谱分析。基于等延性准则建立了适用于长周期弹塑性结构的滞回耗能谱模型,模型由一个新的参数——特征滞回耗能系数来反映滞回耗能与总输入能量的比值、屈服力系数及位移延性系数之间的关系。基于能量谱模型及能量平衡原理提出了非弹性单自由度系统的位移预测方法。采用一个计算实例比较了所提出的平衡式与秋山宏能量平衡式、Leelataviwat能量平衡式的计算精度,验证了所提出的模型及方法的有效性。最后将提出的能量谱模型应用到某10层隔震结构算例中,结果表明分析过程简捷高效,且计算结果较为理想。     

不规则高层隔震结构隔震层偏心率对地震响应的影响分析

本文分析模型为扭转效应明显且高宽比为5.6的不规则高层建筑.分析结果表明:采用隔震结构以后,原结构的基本振型由扭转振型变成了沿Y方向的平动振型,结构振动主要集中在低阶振型,结构动力特性改变为以X、y向的整体平动为主.不同隔震层偏心率下时程分析的结果表明,在隔震层刚度中心对上部结构质量中心偏心率不同时,上部结构地震响应的...     

黏滞阻尼器耗能增效减震系统理论及试验研究

鉴于传统消能减震系统在层间位移较小时耗能效率有限,介绍了一种带位移放大装置的黏滞阻尼器增效减震系统,可通过放大阻尼器的相对变形提升系统耗能能力。基于该系统变形受力特性构建了其耗能增效及高阶效应力学模型,发现在阻尼器拉伸和压缩变形过程中存在不对称现象,进一步讨论了模型参数对力学性能的影响规律。设计制作了试验模型,并完成了在正弦荷载的作用下的往复加载试验。通过对比试验结果与理论曲线验证了理论力学模型的正确性,并通过试验探讨了频率相关性与疲劳性能。最后针对某框架?剪力墙减震结构进行地震响应分析,结果表明较少数量的带位移放装置的黏滞阻尼器增效减震系统可实现数倍普通阻尼器的增效减震效果。     

近断层地震下隔震系统的损伤控制研究

近断层地震作用下易造成隔震结构隔震层产生较大位移,当位移过大会造成结构与挡土墙发生碰撞从而引起结构损伤。为研究近断层地震下隔震结构的损伤性能及损伤控制机理,建立了考虑结构损伤的隔震结构分析模型。采用弹塑性时程反应分析方法比较了近断层地震下隔震结构在附加黏滞阻尼比、变频隔震及附加缓冲限位装置情况下的结构损伤控制效果。研究结果表明当近断层地震下隔震层位移超过隔震缝间距且数值越大,隔震结构损伤越严重;采用三种方法进行近断层地震下的损伤控制时设计地震动下结构损伤轻微,采用附加黏滞阻尼比的方法对近断层地震下的损伤控制最有效,采用变频隔震系统对近断层地震下的隔震层位移控制效果最佳。研究结果可为隔震结构在近断层地震下的损伤控制提供参考。     

核电厂隔震结构支座力学性能多因素耦合地震响应研究

针对隔震支座力学性能与水平变形及竖向荷载的耦合特性,对其进行水平、竖向力学性能相关性试验研究,并输入12条剪切波速不同的地震波,对比分析考虑耦合特性与非耦合特性对核电厂隔震结构在地震作用下动力响应的影响。结果表明理论耦合力学模型与试验结果一致;数值结果显示AP1000在地震作用下考虑耦合模型同一工况下的隔震层竖向刚度衰减大于水平刚度衰减;不同地震动因剪切波速的差异对核电隔震结构的响应有较大影响,对于剪切波速较小的软土场地,双向刚度衰减程度最为显著;考虑耦合效应模型上部结构的位移响应显著大于非耦合模型。在超设计基准地震下其位移响应和刚度衰减率都有突变趋势,表明考虑耦合效应模型的支座会进入屈曲破坏阶段,上部结构进入突变倒塌。因此对超设计基准地震下核电隔震结构响应不考虑支座力学性能的耦合将低估结构地震响应。     

倾斜旋转型三维隔震装置的力学模型和竖向性能试验研究

基于铅芯橡胶隔震支座的变形及耗能力学性能特点,设计开发出一种新型的倾斜旋转型三维隔震装置,给出了三维隔震装置的组成构造和力学性能设计方法,提出了三维隔震装置的变形机理,推导了三维隔震装置的刚度和阻尼的理论计算公式。设计了倾斜旋转型三维支座的模型支座系统,并完成了竖向压缩力学性能试验。试验结果表明该倾斜旋转型三维隔震装置构造合理、传力机制明确,在竖向变形状态下具有良好的阻尼耗能性能;试验得到的支座刚度和理论计算刚度一致性较好。     

长周期隔震结构的地震反应分析

采用等效线性化法和时程分析法,对4个周期不同的10层隔震结构进行等效线性化和时程分析,通过对比加速度反应谱,发现我国现行抗震设计规范中设计反应谱的长周期段反应谱偏大,并提出了隔震结构长周期段反应谱修正公式.对5层钢框架隔震结构模型进行振动台试验、数值时程分析、规范反应谱计算.结果表明,时程分析法的结果和振动台试验的结果比较接近,而按照规范反应谱的等效线形化方法计算出的结果与振动台试验的结果有一些偏差,加速度反应谱修正后结构的地震反应更加接近试验实测的结果,表明了新提出的反应谱取值在进行多质点隔震结构的地震反应分析时计算精度良好.