抗拔摩擦摆支座竖向刚度的确定及其在网壳中的隔震分析

传统的摩擦摆支座不能抵抗竖向拉力,成为其在空间结构工程中应用的瓶颈。基于一种新型竖向抗拔摩擦摆支座,针对在实际应用中会产生的问题进行构造上的改进和完善,使其具有良好的抗拔能力。鉴于目前还没有具体方法考虑该支座抗拔刚度对结构的贡献,为此,建立支座受力简化模型,依据结构力学原理提出竖向抗拔刚度计算式以确定其抗拔刚度值。为研究该支座在网壳结构中的隔震性能,将其应用于单层网壳中进行考虑竖向抗拔刚度的地震波时程分析,并与未加隔震支座的网壳结构分析结果对比。算例分析表明:该类型抗拔摩擦摆支座在罕遇地震作用下具有良好的三维隔震能力。     

摩擦摆隔震支座在网壳结构中多尺度模型分析

为研究摩擦摆隔震支座在网壳中的隔震特性和局部受力特性,利用ABAQUS有限元软件建立摩擦摆支座的实体模型,并将其应用于网壳结构,建立网壳结构的多尺度模型,并对该多尺度模型进行动力分析。分析表明摩擦摆隔震支座的加入可以有效的延长结构低阶振型的自振周期,而对结构的高阶振型的自振周期影响很小。通过对网壳结构输入单向地震波,探讨不同地震动输入强度下摩擦摆支座水平刚度变化对网壳节点加速度峰值、节点位移峰值及杆件轴力的影响。研究表明随着地震强度增加,摩擦摆隔震支座的水平刚度变化对网壳隔震响应影响越显著。在强震作用下摩擦摆隔震支座发生局部破坏,但不影响整体模型的多尺度分析。     

设置三维摩擦摆支座的北京工人体育场单层网壳罩棚竖向隔震性能研究

北京工人体育场为设置三维摩擦摆隔震支座(3D-FPB)的大跨网壳高位隔震结构。由于三维摩擦摆隔震支座的竖向刚度远小于传统摩擦摆隔震支座,可减小竖向地震作用,并调节不同支座之间的不均匀抬升。在有限元软件ABAQUS中建立了包含3D-FPB的大跨网壳模型,可准确考虑滑块在滑动面上抬升。进行罕遇地震弹塑性时程分析,并与采用普通FPB的模型对比,结果表明：3D-FPB可以降低网壳的竖向地震作用及悬挑端竖向加速度,减小对竖向荷载敏感的网壳构件的应力水平,并使相邻支座之间的竖向作用力分布更加均匀;当考虑支座不均匀抬升效应后,上部网壳的竖向地震作用及悬挑端竖向加速度增大;网壳构件在加载过程中始终保持弹性,在承载能力方面有充足安全储备。     

大跨空间结构竖向变刚度三维隔震装置及其隔震性能研究

本文中研制了一种适用于大跨空间结构的竖向变刚度三维隔震装置，该装置由用于水平隔震的铅芯橡胶支座和用于竖向隔震的组合液压缸构成。基于液压原理，通过改变组合液压缸不同阶段参与工作腔室的种类和数量实现装置竖向变刚度特性。推导了组合液压缸不同工作阶段的刚度计算公式，并建立了其滞回模型。完成了组合液压缸的振动台试验，验证了刚度计算公式与所建立滞回模型的准确性。采用有限元方法，对比分析了不同地震作用下单层球面网壳结构在不隔震、水平隔震、非变刚度三维隔震与竖向变刚度三维隔震时的响应，建立了考虑水平地震影响的最大竖向隔震位移计算方法。结果表明，竖向变刚度三维隔震装置对结构加速度与杆件内力的减震率优于水平隔震支座，与非变刚度三维隔震装置接近，但可更有效地限制隔震层竖向位移与结构倾覆转角；所建计算方法可以准确计算结构三维隔震时的最大竖向隔震位移，不同地震记录作用下计算结果的最大误差为16.0%。     

新型隔震支座在网壳结构振动控制中的应用研究

将形状记忆合金(SM A)与普通叠层橡胶垫复合可以形成一种新型SM A-橡胶隔震支座.本文阐明了SM A-橡胶支座的工作机理,并建立了支座的理论模型.将设计的新型支座应用于空间网壳结构地震的被动控制,推导了支座隔震空间网壳结构的振动方程.最后,通过某双层柱面网壳结构地震响应的数值模拟考察了SM A-橡胶支座对网壳结构的减振效果.研究结果表明,新型SM A-橡胶支座较普通橡胶支座具有更好的隔震性能,可有效应用于网壳结构的振动控制.     

新型三维隔震装置设计及数值模拟

基于铅芯橡胶隔震支座力学性能,设计研发一种新型三维隔震装置,介绍三维隔震装置的构造、变形机理及竖向刚度理论计算公式。将该三维隔震支座用于某工程,基于有限元软件建立结构模型,根据结构特点设计三维隔震支座参数,分析原结构和隔震结构在3条地震波作用下竖向加速度、水平加速度、层间剪力和层间位移响应。结果表明,新型三维隔震支座具有良好的水平隔震性能和竖向隔震性能,均有较好的减振效果。     

大跨空间结构隔震技术的现状与新进展

为促进大跨空间结构隔震技术的发展,论文系统分析了目前常用的几类隔震支座,针对其中的一些问题,提出了一种新的三维复合隔震支座.该新型支座水平采用摩擦滑移隔震,竖向采用螺旋弹簧或碟形弹簧隔震.基于概念模型,设计制作了两类支座,对其动力特性进行了振动台试验研究,并依据试验结果建立了其理论模型.最后,对复合隔震支座在大跨空间结构中的隔震性能进行了模拟分析,结果表明该支座具有优良的隔震性能,能有效解决大跨空间结构的三维复合隔震问题.     

基于抗拔型三重摩擦摆支座单层网壳的隔震性能分析

一般的摩擦摆支座不能竖向抗拔,限制了其在大跨度空间结构中的运用,故本文设计开发了抗拔型三重摩擦摆隔震支座。为研究该支座的隔震性能,将其运用在一跨度为80m的常用单层球面网壳中,进行在大震下的地震响应隔震分析。通过9度罕遇地震时程分析,分析单层球面网壳在考虑隔震支座后的位移及应力响应。与未加隔震支座结果进行对比分析。结果表明,后者的X向位移响应较前者相差约50%,Z向位移近70%,且后者杆件中几乎没有应力产生,说明该隔震支座运用于网壳结构中有良好的水平和竖向隔震性能。     

高静低动刚度型三维隔震系统的#br# 力学性能和地震响应研究

文章提出一种具有高静低动刚度特性(High-Static-Low-Dynamic Stiffness, HSLD)的新型三维隔震系统,由能提供正刚度并具有较大承载能力的斜置橡胶支座和提供负刚度的负刚度装置构成,静载阶段主要由斜置支座提供较大刚度以控制静位移,动载阶段由正负刚度装置联合实现较小隔震刚度减小加速度响应,克服了传统三维隔震支座低隔震刚度与高承载能力的矛盾。进一步对斜置橡胶支座和负刚度装置进行变形分析,得到正负刚度装置力学模型和参数关系,并开展斜置橡胶支座和负刚度装置的静力试验,建立斜置橡胶支座和负刚度装置的理论力学模型。将所提出的HSLD隔震系统应用于建筑结构,通过分析不同水准地震下的结构动力响应,发现HSLD隔震系统适应不同水准抗震性能设计需求,整体结构的静载位移和地震响应均可得到有效控制。     

高静低动刚度型三维隔震系统的力学性能和地震响应研究

文章提出一种具有高静低动刚度特性(High-Static-Low-Dynamic Stiffness, HSLD)的新型三维隔震系统,由能提供正刚度并具有较大承载能力的斜置橡胶支座和提供负刚度的负刚度装置构成,静载阶段主要由斜置支座提供较大刚度以控制静位移,动载阶段由正负刚度装置联合实现较小隔震刚度减小加速度响应,克服了传统三维隔震支座低隔震刚度与高承载能力的矛盾。进一步对斜置橡胶支座和负刚度装置进行变形分析,得到正负刚度装置力学模型和参数关系,并开展斜置橡胶支座和负刚度装置的静力试验,建立斜置橡胶支座和负刚度装置的理论力学模型。将所提出的HSLD隔震系统应用于建筑结构,通过分析不同水准地震下的结构动力响应,发现HSLD隔震系统适应不同水准抗震性能设计需求,整体结构的静载位移和地震响应均可得到有效控制。     

隔震板柱结构非线性地震响应分析

为改善板柱结构的抗震性能,将隔震技术应用于该结构体系。建立了三维有限元模型,非线性时程分析表明:基础隔震板柱结构的周期明显延长,加速度、层间位移、楼板弯矩和剪力等明显减小,隔震是提高板柱结构抗震性能的有效途径。     

隔震技术在砌体结构抗震加固中的应用研究

本文以抗震设防9度区的一多层砌体结构作为算例,探讨了采用隔震技术对多层砌体房屋进行抗震加固的计算分析方法、施工工艺及相应的关键技术。分析结果表明采用隔震技术进行抗震加固,可通过降低隔震层上部结构的抗震设防烈度来降低其抗震鉴定标准,从而使其满足抗震鉴定的要求,达到抗震加固的目的。在抗震设防高烈度区采用隔震加固方法进行砌体结构的抗震加固比常规方法具有明显的优势。     

高烈度地震区建筑隔震方法设计与分析

基于高烈度地震区建筑隔震方法设计与分析,以某一钢筋混凝土框架结构为例,通过有限元分析软件ETABS对采用橡胶支座的减隔震技术进行动力分析,并对时程分析结果进行比较,结果表明:与抗震框架结构相比,底层隔震框架结构的周期延长,层剪力、位移、底层轴力均变小,从理论上验证采用隔震支座能有效地减小地震荷载对结构的不利影响,提高结构的安全性。     

浮放石质文物减隔震保护研究

某些处于高烈度区的石质文物浮放于地面,面临安全隐患,本文基于减隔震理论对提高石质文物抗震性能进行了研究。首先采用规范公式确定了某佛像的隔震系数和支座刚度范围,进而采用时程分析程序对初选的减隔震支座进行了数值仿真验证,研究了高宽比为5.6的石佛像采用支座减隔震的可行性问题,获得以下基本结论:处于高烈度区浮放于地面的具有较大高宽比的石佛像文物的抗震性能存有隐患;科学合理的减隔震支座能对佛像等结构物取得显著的减震效果。文中石佛像减隔震设计及验证分析思路对类似工程有借鉴意义。     

地震波参数对基础隔震体系的减震效果影响#br# 研究与试验验证

为研究地震波参数对基础隔震体系的动力响应和减震效果影响,选取集集地震中16条地震波作为输入,采用单自由度体系对基础隔震体系进行数值分析,主要分析地震波参数中卓越周期、平均周期、地震动峰值速度与峰值加速度之比和断层距及地震波幅值对其动力响应和减震效果的影响,并进行振动台试验验证。结果表明：地震波参数中卓越周期、平均周期、断层距和地震动峰值速度与峰值加速度之比及地震波幅值对其动力响应和减震效果的影响明显,均具有较强的相关性。同幅值下地震动峰值速度与峰值加速度之比对其减震效果的影响最显著,可以作为评价基础隔震体系的减震效果的主要指标。远场地震波和普通近场地震波下随地震波幅值的增大减震率增大,达到一定的数值后减震率基本稳定,减震效果较好;脉冲型近场地震波作用下其减震效果最差;试验分析结果与数值分析结果基本一致,表明分析结果的合理性和可靠性。     

新型三维隔震礅振动台试验与数值分析

研究了一种以竖向圆柱螺旋压缩弹簧为隔震单元的新型三维隔震礅,介绍了隔震礅的构造和工作原理,通过静力试验确定三维隔震礅的竖向以及水平向刚度,在此基础上通过振动台试验研究了这种三维隔震礅的隔震效果。为定性研究三维隔震礅,采用VB编制计算程序对三维隔震礅的隔震性能进行数值分析,在加速度时程分析的基础上对单向与双向地震波作用下的梁端内力进行分析。振动台试验结果表明:三维隔震礅竖向以及水平向隔震系数均低于0.4,证明三维隔震礅具备良好的隔振性能。数值分析结果表明:在单向地震波作用下,隔震礅隔震系数低于0.4,双向地震波作用下,隔震礅隔震系数均低于0.6,证明三维隔震礅具有优秀的隔震效果。内力分析结果表明:竖向地震作用不可忽略。由此可知这种三维隔震礅具备良好的隔震效果,该新型三维隔震礅构造简易、效果良好,适于广大农村地区推广。     

隔震结构的基本特性和减震机理探讨

隔震结构指在建筑物基础与上部结构之间设置隔震层,来增大阻尼、延长结构体系的自振周期、减小向上部结构的地震作用输入,达到预期的防震要求。文中对具体工程进行设计和分析,对隔震技术的基本原理、隔震设计、隔震装置等方面作了较全面的论述,并采用有限元模型进行模态分析和非线性时程分析,较深入地研究了隔震结构的基本特性和减震机理。     

摩擦摆式抗震支座在现浇连续梁中的应用

以一座四跨连续梁桥为研究对象,结合土木工程通用有限元分析软件Midas分析地震力作用下桥梁使用普通盆式支座和摩擦摆支座对桥梁下部结构受力性能的影响,分析结果表明在地震力作用下,装有FPB隔震支座桥梁比非隔震支座桥梁具有良好的隔震效果。     

某高层建筑基础隔震设计

近年来随着隔震技术的日益成熟,隔震技术越来越多地应用到高层建筑中.本文以某新区一采用基础隔震的高层建筑为例,应用ETABS三维有限元程序建立实体模型,通过振型分析和时程分析,研究不同地震波作用下其抗震性能,并对其进行隔震优化设计.     

SMA复合支座与磁流变阻尼器的双重隔震体系减震效果分析

为了进一步改善SMA复合支座在强震下的隔震效果,特别是当复合支座的水平剪切变形较大时,将SMA复合支座与磁流变阻尼器相结合,建立一种基于SMA复合支座与磁流变阻尼器的双重隔震体系及其力学模型,并与单纯的SMA复合支座隔震进行对比。仿真分析表明,该体系不仅能够大幅度地减小隔震层的水平侧移,有效地保护隔震装置,而且能使上部结构的层间位移与加速度反应得到有效的控制,从而提高隔震建筑的减震效果和可靠性。