隔震结构弹塑性反应谱分析研究

根据弹塑性反应谱理论,按照非线性恢复力模型的等效阻尼比和位移延性的关系,以单质点弹塑性反应分析结果为依据,建立基于等效阻尼比的隔震结构弹塑性反应谱。进一步比较弹塑性反应谱和我国规范得到的反应谱,结果显示规范的加速度反应谱在长周期段谱值过大,阻尼衰减系数也较大。基于单质点弹塑性地震分析的结果,在我国规范反应谱公式的基础上提出的隔震结构弹塑性反应谱公式。最后通过对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、以及用弹塑性反应谱进行计算。结果表明,时程分析法的分析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,弹塑性反应谱的地震反应更加接近试验实测的结果,表明了新提出的弹塑性反应谱进行隔震结构的地震反应分析时具有良好的计算精度。     

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。     

高层隔震模型结构双向地震反应的数值计算与试验

为研究高层建筑采用铅芯橡胶垫进行隔震后的结构减震效果,对一两向不同高宽比1:16小比例尺隔震结构模型,进行了双向不同地震波输入下的地震反应数值计算和振动台试验分析。对模型上部结构加速度和隔震支座位移反应的分析表明,隔震技术对高层建筑同样有较好的减震效果;数值计算结果与振动台试验结果的对比分析表明,两者具有较好的一致性,数值计算较好地模拟了振动台试验;两组数据的相近证明了数值计算结果和振动台试验过程进行的正确性。     

高层隔震结构地震反应振动台试验分析

完成了高宽比为2.5(小高宽比)和5(大高宽比)的高层隔震结构的振动台试验及数值分析.试验结果表明,高层隔震结构具有较好的水平减震效果.小高宽比高层隔震结构的变形主要以隔震层剪切变形为主,大高宽比高层隔震结构不仅有隔震层剪切变形,而且也包含上部结构剪切和弯曲变形,在进行高层或超高层等大高宽比计算时应同时考虑上部结构剪切和弯曲变形的影响.     

不同土性地基上高层隔震结构振动台试验对比研究

通过土-结构动力相互作用（SSI）体系的模型振动台对比试验,研究不同土性地基上高层隔震结构的地震反应特性和隔震效果。采用叠层剪切型土箱以减小边界效应影响,模型地基分别为刚性地基、均匀软土层地基、分层可液化地基,采用高宽比为4的五层钢框架作为上部隔震结构模型。试验发现,考虑SSI的隔震结构体系频率均小于不考虑SSI的体系频率,均匀软土层地基上隔震结构体系的阻尼比刚性地基增加,而分层可液化地基上体系的阻尼则降低;软弱地基上隔震层位移可明显大于刚性地基上的情况,而当地基发生液化时隔震层的位移则明显减小。研究结果表明,建造于软弱地基、存在液化可能地基上的高层隔震结构仍然能够发挥隔震效果。     

高层隔震结构双质点模型的地震响应单纯质点法研究

文中针对高层隔震结构的双质点简化模型提出了可快速计算其地震响应的单纯质点法,该方法基于基底剪力及能量等效原则来建立简化两质点分析模型与原结构模型之间的转换关系及简化模型的参数取值,推导得到了确定地震反应的两个关键参数：刚度转换系数和质量比。研究基于能量平衡方法提出了高层隔震结构简化分析模型包络反应的计算式,并通过利用能量平衡原理及模型参数转换关系来预测原高层隔震结构的各层地震反应包络值。文中对22层高层隔震结构工程实例首先进行了双质点模型的转化,其后验证了单纯质点法的有效性和分析精度,分析结果表明新方法计算结果与多质点模型时程分析法计算结果相近,且能包络上部结构各层地震响应。本文所提方法计算量少,参数取值简便,可用于高层隔震结构地震响应的初步分析。     

基于结构设计的LRB基础隔震结构水平向减震系数研究

现行的建筑抗震设计规范(GB50011-2010)中隔震结构的上部结构地震作用计算采用水平向减震系数的方法,不同的水平向减震系数对应着隔震后上部结构水平地震作用所对应的烈度分档。由于水平向减震系数与基础隔震系统的力学性能参数密相关,但对于两者之间的变化规律所开展的研究较少。该文以目前国内外最为普遍的LRB基础隔震结构为研究对象,通过等效线性化和振型分解反应谱方法,建立起了LRB隔震系统力学性能参数和上部结构地震作用的水平向减震系数之间的数学关系式以及计算方法,提供给工程设计人员用于基础隔震结构的初步设计过程之中。通过参数研究发现:上部结构自振周期小于0.6s,可以实现隔震后上部结构的水平地震作用比非隔震时降低一度半,上部结构自振周期介于0.6s~1.0s之间,可以实现降低一度,上部结构自振周期大于1.0s,最多可以实现降低半度。     

高层隔震结构实空间解耦及地震作用取值分析

对高层隔震结构响应实空间解耦及地震作用取值进行了系统研究。首先运用复模态法和拉氏变换,建立非对称非经典结构响应的实空间精确解耦法,将高层隔震结构位移响应方差在实空间上精确分解为系列标准振子位移与速度响应方差的线性组合,获得结构相关组合系数的精确解;然后利用系列标准振子最大响应与反应谱的对应关系,给出了基于最大位移响应的地震作用新定义,建立了高层隔震结构基于反应谱的最大位移响应及其等效静态地震作用取值的完备解析解法,并给出了算例,验证了所提出方法的正确性,该方法适用于一般非对称非经典结构响应的实空间精确解耦及其基于反应谱的地震作用取值分析。     

结构被动减震与隔震技术研究现状—第十届全国结构工程学术会议特邀报告

作者通过相关的研究工作及查阅大量的资料，对国内外建筑结构利用被动控制装置减震与隔震技术的研究现状作了详细的介绍，有利于有关人员今后的研究工作。     

高层基础隔震结构高宽比限值分析

研究了橡胶支座高层基础隔震结构高宽比限值。为考虑高阶振型对结构高宽比限值的影响,采用3质点模型推导了高层隔震结构高宽比限值的显式,给出各种建筑类别、设防烈度、场地条件和结构阻尼比的高宽比限值,并按简便、安全的原则对各种工况下的高宽比限值进行了归并,与采用单质点的计算结果对比后发现相差不大,说明高阶振型对高层基础隔震结构高宽比限值的影响不大。本文还进一步讨论了当隔震周期不等于临界周期时高宽比限值的变化情况,发现当隔震周期小于临界周期时高宽比限值的降低并不明显,当隔震周期大于临界周期时高宽比限值的降低比较明显。     

某高层结构风振与地震反应控制设计方案的对比分析

摘 要：针对某98.93m高层结构自身特点设计了三种减振控制方案,即方案一将阻尼器布置在结构顶部21~26层;方案二将阻尼器布置在结构中部12~14层;方案三将阻尼器布置在结构下部3~4层,并以所模拟的脉动风荷载时程及所选地震波作为动力荷载输入,对结构进行各方案下的风振和地震反应控制对比分析。结果表明,各方案下风振与地震输入能量可得到不同程度的耗散而衰减结构的风振与地震反应。在结构的风振控制方面,方案二对结构顶层加速度和侧移的最大控制效果分别达43%和44%,其总体控制效果稍优于方案一,显著优于方案三;在结构的地震控制方面,方案一与方案二对结构顶层侧移的控制效果相当,均在10%左右,方案三控制效果最小。对同时考虑风振与地震反应的高层结构控制设计,建议尽量将减振装置设置在结构的中上部楼层,以最小的投入达到最大的控制效果。     

高层建筑屋顶广告牌风致响应分析

基于刚性模型测压风洞试验数据,采用时程分析法对高层建筑屋顶广告牌的风致响应进行了研究,并分析了单边布置、邻边布置、三边布置及四边布置广告牌对风致响应的影响。结果显示,高层屋顶广告牌单边布置时面板受力最大,而三边布置广告牌时面板受力最小;面板中间位置的斜撑单元对风荷载最为敏感,靠近面板迎风侧的立柱单元内力响应相对较大,面板中心位置的横向单元内力响应最大;不同的广告牌布置方式下,各类单元的阵风响应因子差别都不超过0.1。而同一种广告牌布置方式下各类单元之间的阵风响应因子差别最大为0.3;建议计算高层屋顶广告牌等效静力风荷载时,可偏保守地将阵风响应因子统一取为1.6。     

隔震高层结构的悬臂梁模型的地震反应研究

对底部隔震悬臂梁的地震等效作用和效应进行了研究。水平力作用下具有弯曲型侧移曲线的悬臂梁在动力特征上与高层结构接近,隔震悬臂梁可作为隔震高层结构的一种等效的简化模型。采用伯努利-欧拉梁理论推导出底部隔震悬臂梁的周期和振型,利用振型反应分解谱法分析隔震悬臂梁的地震效应,研究隔震前后各振型的等效地震作用的变化。研究发现隔震高层减振的主要原因在于调整了各振型对内力的贡献比例,延长了高阶振型的周期,从而降低高阶振型的影响,实现减振的目的;隔震对结构上部和底部作用也不同,且对剪力影响大于弯矩;隔震层刚度越弱,对高阶振型的抑制作用越明显,隔震后与隔震前1 阶振型的周期比大于1.4 可取得较好的隔震效果,规则的隔震高层结构可只采用2 个振型计算。     

大底盘多裙房基础隔震高层建筑参数关系研究

针对大底盘多裙房结构体型复杂庞大、水平及竖向刚度分布不均匀、裙房主塔及隔震层参数间关系极大影响隔震体系性能及整体隔震效果问题,对主塔、裙楼层质量、层刚度及隔震层刚度等不同参数变化对整体隔震效果影响规律进行研究。结果表明,隔震层与主塔层刚度比N≤1/14、裙房楼层数与主塔层数比为1/3~1/1.5、群楼相对主塔的层刚度比为0.42~1.1、裙房相对主塔的层质量比P≥1.1时主塔减震效果较优;采用刚性楼板假定所得减震系数设计上部结构可能会夸大减震效果。大底盘须采用弹性楼板假定。该建议可为此类结构基础隔震设计提供参考。     

汽车双层隔振系统的随机振动隔离及参数优化

以1/4车体的垂向振动作为研究对象，建立汽车双层隔振系统的垂向振动模型，导出在白噪声输入情况下系统随机响应方差及最优阻尼比的解析式。分析隔振系统动力参数对响应方差的影响，应用MATLAB软件对双层隔振系统的隔振效果进行比较，优化得出系统的最优阻尼比等参数。     

基于摩擦阻尼器的高耸电视塔结构风振反应被动控制

本文研究了高耸电视塔结构基于被动摩擦阻尼器的风致振动控制问题。文中建立了电视塔结构的三维有限元模型和二维等效动力分析模型。随后建立了电视塔结构的受控运动方程和风荷载模拟方法。在此基础上以合肥电视塔为背景,进行了结构风振反应控制分析和相应的参数研究。分析表明,被动摩擦阻尼器可有效地抑制结构的风振反应。通过合理地选取阻尼器参数,可以获得满意的减振效果。     

连续线性混沌隔振装置设计与研究

根据混沌隔振原理设计出连续线性混沌隔振装置,该装置能够产生强非线性,其线性部分、非线性部分与模型几何尺寸相对应,并且两者完全区分开。在实验中两者均易于调节,这大大增加了该装置在工程中的应用前景。并利用数值计算对特定参数下的隔振装置在简谐激励力作用下的运动特性进行分析,分析结果表明该装置能够产生混沌运动,且具有很好的隔离线谱的能力。     

整星隔振平台的阻尼非线性对隔振性能影响的物理机理

从物理机理出发,用变形的三次多项式函数和分数导数阶算子建立了离散型隔振系统的非线性等效动力学模型,通过谐波平衡法得出从隔振器底端到卫星的振动传递率,利用数值解从物理机理上解释了地面实验中隔振系统的振动传递率受激励幅值影响的现象,为离散型整星隔振平台及其他整星隔振平台的设计和实际应用提供参考     

考虑易损件的包装系统在半正弦波激励下的冲击响应

把运输包装系统简化为二自由度线性系统,运用数值求解法对具有线弹性材料的缓冲包装系统进行研究,得到了在半正弦激励下,易损件及主体的冲击响应谱,并讨论了频率比、质量比、阻尼比及冲击波幅值的影响;该方法和结论对缓冲包装设计具有重要意义.