某剪力墙结构隔震设计技术经济性研究

为了研究高烈度区高层剪力墙结构住宅采用隔震设计的技术经济性,对某剪力墙结构采用隔震设计前后进行了较为全面的分析比较。多遇地震作用下,分别对隔震结构与非隔震结构的底部剪力和层间位移角进行验算。罕遇地震作用下,对隔震结构与非隔震结构的耗能性能、层间位移角、剪力墙变形角以及连梁变形角等进行对比分析,考察结构的损伤情况。在此基础上,探讨了隔震结构与非隔震结构材料用量、工程造价与设防烈度的关系。分析结果表明,采用隔震设计后,结构的地震总剪力与倾覆力矩均可降低2/3左右,多遇地震作用下的最大层间位移角可减小40%以上,罕遇地震作用下的最大层间位移角可减小50%以上;设置黏滞阻尼器对于减小隔震层的最大位移作用显著;剪力墙基本处于弹性状态,连梁的损伤程度大大降低。8度(0.3g)设防时,隔震结构钢筋和混凝土的用量均明显少于非隔震结构,工程造价低于非隔震结构。     

层高对框架-核心筒结构层间速度的影响分析

在设备层或避难层中设置黏滞阻尼器可显著减小超高层结构的侧向变形,为了有效发挥黏滞阻尼器耗能效果,研究其沿楼层竖向布置的规律非常有必要。本文采用ETABS软件对一栋272.5m高的超高层框架-核心筒结构模型进行地震作用下的非线性动力时程反应分析,综合考虑楼层层高和楼层竖向布置位置等因素的变化,研究其对楼层层间速度和层间位移角等动力反应的控制规律。结果表明:典型框架-核心筒结构中部及上部楼层层间位移角相对较大,下部层间位移角相对较小,而层间速度随着结构高度的上升呈逐渐增大的趋势,且层间速度值大小沿结构高度分布相对均匀;考虑本层层高及竖向布置位置组合变化时,层高变化的楼层层间速度随其对应层高的增大基本呈线性增长趋势,但对应楼层层间位移角的增大比例则不明显。     

高烈度区项目隔震层中黏滞阻尼器的设计与应用

介绍了高烈度区项目隔震层中黏滞阻尼器及隔震橡胶支座的组合设计思路,通过调节黏滞阻尼器及隔震支座力学参数的选取,以某9度区高层剪力墙结构为例,对主体结构进行了敏感度分析计算。研究结果表明：高烈度区项目在隔震层中增设黏滞阻尼器,可以在一定程度上降低罕遇地震下隔震支座的拉应力,同时减小隔震支座位移量,提高结构的抗震性能,为高烈度区高层剪力墙结构提供经济可行的隔震设计方案。     

装配整体式混凝土高层建筑结构黏滞阻尼器减震设计

上海某装配式高层建筑,预制率不低于45%,结构体系采用设置黏滞阻尼器的装配整体式钢筋混凝土框架结构。时程分析结果表明:多遇地震作用下,附加黏滞阻尼器结构较常规结构的首层地震剪力平均减小约35%,最大层间位移角平均减小约40%,黏滞阻尼器的平均耗能比例高达64%,黏滞阻尼器消能减震效果明显;罕遇地震作用下,结构最大层间位移角为1/158,结构屈服机制合理,结构塑性变形满足"生命安全LS"性能目标,结构构件的损伤程度轻,大震下结构抗震性能良好。     

某轨道交通上部续建结构减隔震技术的应用

针对某轨道交通续建结构设防烈度从6度提高到7度,现有结构和原设计续建结构已不能满足新规范要求,提出了相应的减隔震措施。采用有限元软件MIDAS Gen进行建模及非线性时程分析,对比了结构加减隔震装置前后在多遇、设防、罕遇地震作用下的层间位移角、楼层剪力等地震响应结果。计算分析了减隔震模型的附加阻尼比、结构整体塑性铰开展情况及铅芯隔震支座与黏滞阻尼器的滞回曲线。结果表明:应用减隔震措施后,结构的周期延长、地震下附加阻尼比增大,层间位移角、楼层剪力等地震响应显著减小并能够满足新规范要求。从结构整体塑性铰开展情况可得:在设防地震下结构刚进入屈服状态,在罕遇地震下结构处于屈服状态且远小于倒塌。由滞回曲线可以看出,铅芯隔震支座与黏滞阻尼器表现出良好的耗能能力,布置合理。为减隔震措施在解决轨道交通续建结构设防烈度提高的问题上提供了成功的工程案例,为续建结构的减隔震提供一定的借鉴参考。     

基础隔震与黏滞阻尼器减震性能对比研究

采用基础隔震或在结构中布置黏滞阻尼器均可以有效减轻钢筋混凝土框架结构在地震中产生的震害。以一栋7层钢筋混凝土框架为研究对象,选取与场地条件相匹配的地震波作为激励,通过试算确定隔震构件和黏滞阻尼器的型号、布置,使这两种结构在多遇地震作用下位移减少量相同。采用SAP2000进行建模,计算了结构在罕遇地震下的非线性动力响应,并对比了结构的层间位移角、楼层加速度和塑性铰分布情况。分析结果表明:采用基础隔震的结构的抗震性能要好于设置黏滞阻尼器的结构。     

变性能黏滞阻尼器隔震结构体系抗风与隔震分析

高风压、高烈度地区的高层建筑隔震设计时存在隔震层抗风需求与减震效果难以协调的问题,且罕遇地震作用下隔震层位移过大需进行限制,为此,提出在隔震层中增设变性能黏滞阻尼器形成组合隔震体系,利用变性能黏滞阻尼器的分段式性能分别控制风、地震作用下结构响应。介绍了变性能黏滞阻尼器隔震体系的构造、作用机理、设计流程,并以某29层框剪结构为例进行了隔震设计分析。结果表明,变性能黏滞阻尼器隔震体系具有良好的耗能能力和隔震层限位效果,能够同时兼顾高层隔震结构抗风与减震需求,在高风压、高烈度地区的高层隔震建筑中有较好的工程应用价值。     

某8度区近断层甲类建筑基础隔震分析与设计北大核心CSCD

以8度区西安市疾病预防控制中心病毒实验楼为研究对象,分析了近断层地震动特性及其对隔震结构的不利影响,确定了甲类建筑基础隔震设计所需的地震动参数和抗震性能目标。对比了橡胶隔震支座、橡胶隔震支座+黏滞阻尼器、橡胶隔震支座+黏滞阻尼器+滑板隔震支座三种隔震层设计方案,研究了黏滞阻尼器和滑板隔震支座对隔震层的影响。表明黏滞阻尼器能够有效控制隔震层在大震作用下的位移。根据分析结果选择橡胶隔震支座+黏滞阻尼器+滑板隔震支座的隔震方案。上部结构分别采用直接分析法和传统水平向减震系数法相融合的设计方法进行设计,通过楼层剪力对比验证该方法的合理性。采用PERFORM 3D软件对隔震结构进行了大震作用下的抗震性能评估,结果表明结构完全满足罕遇地震可修、极罕遇地震不倒的性能目标。     

设置悬臂肘节型黏滞阻尼器高层结构的减震效果分析

针对结构层间位移小、黏滞阻尼器减震效果难以发挥的问题,提出悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统,介绍了该消能系统的构造、原理与特点,对黏滞阻尼器分别采用悬臂肘节型、肘节型和消能伸臂型连接的高层结构的减震效果进行对比分析。结果表明:悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统能充分利用高层结构的弯曲变形和层间剪切变形增大阻尼器的输出位移,阻尼器的名义位移放大系数可达3~5倍;悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统对结构水平位移、层间位移角和层间剪力均具有很好的减震效果,设置在结构的中部或中下部楼层时阻尼器位移放大效果最好。     

黏滞阻尼器在框架结构抗震加固中的应用研究

以某8层钢筋混凝土框架结构住宅楼为依托,对黏滞阻尼器在抗震加固中的应用进行研究,利用有限元软件ETABS建立结构三维模型,通过计算得到有无黏滞阻尼器结构的地震响应。研究结果表明,增设黏滞阻尼器后由阻尼器提供的附加阻尼比满足减震目标要求,能在一定程度上改善结构抗震性能,使结构层间剪力、层间位移角和屋面位移均在一定程度上有所降低。     

某高层建筑隔震设计计算及分析

对某12层的框架剪力墙结构工程实例进行了隔震设计计算分析.利用ETABS模型运用时程分析法对隔震结构进行了计算,由结果分析可知,隔震装置在多遇地震作用下能够延长结构的周期、减小结构的层间位移角,有效地减小结构的地震反应;在罕遇地震作用下楼层层间位移角能满足大震不倒的要求,隔震支座的位移和轴力均能满足现行抗震设计规范要求.     

某高层剪力墙结构隔震设计及抗震性能分析

某高层住宅位于地震高烈度区河北省唐山市,为提高该结构抗震性能对其进行隔震设计;为了研究采用隔震技术的剪力墙结构的抗震性能,分别建立了非隔震结构和隔震结构有限元模型并进行非线性时程分析。分析结果表明:隔震层偏心率和抗风设计结果均满足规范要求;多遇地震作用下,隔震结构水平减震系数不大于0.38,上部结构最大层间位移角小于1/800;罕遇地震作用下,黏滞阻尼器有效控制了隔震层变形,各支座均未出现受拉现象,隔震结构抗震性能良好,隔震方案可行。     

某框架结构消能减震分析与设计

采用黏滞阻尼器对层间位移角不满足规范要求的某框架结构进行消能减震设计,对比分析了多遇与罕遇地震下减震结构与非减震结构的地震响应,分析结果表明:1)多遇地震下,消能减震结构的层剪力较原结构减小40%以上;层间位移角远小于规范要求,具有良好的抗震性能及减震效果。等效附加阻尼比平均值为:X向13.82%和Y向20.63%,乘以安全系数0.7后分别为9.67%和14.44%,满足附加4%阻尼比的性能目标;2)罕遇地震作用下,结构层间位移角最大值仅为1/111,满足"大震不倒"的设计要求。大量框架梁先后进入屈服,竖向构件基本未进入屈服,实现了"强柱弱梁"的屈服机制;3)多遇地震、罕遇地震下,黏滞阻尼器滞回曲线饱满,耗散了大量地震输入结构的能量,有效提高了结构的抗震性能与安全储备。     

底层柔性柱隔震结构半主动控制研究

为减小隔震结构底部柔弱层的过大变形,提出了一种底层柔性柱隔震结构半主动控制体系。将结构底层柱设计成柔性柱,在底部填充墙与二层梁之间安装磁流变阻尼器,根据主动控制算法来适时调整阻尼器的阻尼力,对结构实施限位和耗能的半主动控制。建立结构振动模型,通过数值模拟分析该体系的振动特点和减震效果。研究表明,这种结构控制体系能有效减小结构的地震反应,隔震层位移减小50%以上,防止结构因底部位移过大而倒塌。隔震层刚度对减震效果有明显影响,层间刚度比应在隔震层位移、层间位移和加速度之间权衡考虑,并保证底层柱在大震下不发生失稳。在没有半主动控制条件的情况下,在隔震层安装固定阻尼耗能器件进行被动控制,也可减小底层位移30%以上。     

2022年泸定地震某隔震建筑隔震层及上部结构地震反应分析

在2022年9月5日四川泸定6.8级地震中,位于震中附近的一栋地上6层地下1层的隔震建筑的隔震层黏滞阻尼器、穿越隔离缝的管线、隔离缝附属非结构构件等发生破坏。在介绍该建筑主要震害的基础上,通过基于简化分析模型和邻近台站实际强震记录的非线性地震反应分析,推测该建筑的最大地震反应,为分析破坏原因提供定量讨论的基础。分析结果表明,该建筑的隔震层在地震中启动工作并在沿结构短边方向发生了逾200 mm的水平变形,对减小上部结构的地震反应发挥了积极作用。隔震层中的12个黏滞阻尼器对于减小隔震层和上部结构反应的减震效果非常有限。由于黏滞阻尼器及其锚固连接的实际力学性能不明,尚无法对其大量破坏的原因得出确定性结论,可能的原因涉及设计、产品、施工等环节。     

底层柔性柱隔震结构半主动控制研究

为减小隔震结构底部柔弱层的过大变形,提出了一种底层柔性柱隔震结构半主动控制体系。将结构底层柱设计成柔性柱,在底部填充墙与二层梁之间安装磁流变阻尼器,根据主动控制算法来适时调整阻尼器的阻尼力,对结构实施限位和耗能的半主动控制。建立结构振动模型,通过数值模拟分析该体系的振动特点和减震效果。研究表明,这种结构控制体系能有效减小结构的地震反应,隔震层位移减小50%以上,防止结构因底部位移过大而倒塌。隔震层刚度对减震效果有明显影响,层间刚度比应在隔震层位移、层间位移和加速度之间权衡考虑,并保证底层柱在大震下不发生失稳。在没有半主动控制条件的情况下,在隔震层安装固定阻尼耗能器件进行被动控制,也可减小底层位移30%以上。     

黏滞阻尼器有效刚度对结构的影响及其取值方法研究

目前,在进行消能减震结构分析时,通常忽略黏滞阻尼器的刚度,影响了结构受力与响应的准确性。为此,阐述黏滞阻尼器刚度特性及其对结构的影响,给出一种适用于时程分析的有效刚度迭代取值方法。对设置黏滞阻尼器消能减震模型、附加有效阻尼比等效模型和附加有效阻尼比与有效刚度等效模型的三组模型进行分析,研究黏滞阻尼器有效刚度对结构受力与响应的影响。结果表明:采用附加有效阻尼比与有效刚度等效模型分析得到的结构楼层剪力与层间位移角的变化趋势基本和采用消能减震模型分析的结果一致;采用附加有效阻尼比等效模型与采用消能减震模型分析的结果则相差较大;时程分析中采用提出的有效刚度迭代取值方法是可行的,建议黏滞阻尼器消能减震结构设计时考虑黏滞阻尼器有效刚度的影响。     

摩擦摆隔震-悬挂复合结构体系的减震效果分析

为解决采空区范围内建筑沉陷变形和结构抗震差的问题，提出了摩擦摆隔震-悬挂复合结构体系。依据拉格朗日方程得出了体系的运动方程，并采用MATLAB语言编制了龙格-库塔法(Runge-Kutta)的求解程序。以一幢5层的摩擦摆-隔震悬挂复合结构体系为例探讨了其减震效果。结果表明：在计算摩擦摆隔震-悬挂复合结构体系的地震动力反应时必须考虑接触面滞滑效应的影响，滞滑效应会降低体系的减震效果；除顶层的鞭梢效应外，一般楼层层间位移减震效果可达70%~80%；楼层加速度减震效果显著，第4~5层的加速度减震效果均达到约90%，而且不受所输入地震波特性的影响；摩擦系数、楼层阻尼器阻尼系数对减震效果有明显的影响，而吊杆长度、滑道半径对减震效果的影响较小。     

磁流变阻尼器在基础智能隔震建筑中的研究

针对橡胶隔震垫作为一种被动控制装置,存在最优控制范围窄的局限性。将磁流变阻尼器与橡胶隔震垫相结合,组成智能基础隔震系统应用于结构振动控制中,数值模拟分析了在地震力作用下原结构,普通隔震结构,隔震层附加MR阻尼器在Passive—off状态,Passive—on状态和磁流变阻尼器半主动智能状态下结构的反应。试验结果表明,结构在磁流变阻尼器半主动智能状态下控制效果最优,能有效克服被动隔震最优控制频带窄的缺点,其相对一般被动隔震装置,能同时减小隔震层位移,上部结构层间位移和各层最大加速度。     

考虑近断层地震的隔震结构增设黏滞阻尼器效果分析

介绍了新疆近断层地震动特点及其对隔震结构的影响。在太平洋地震工程中心地震记录数据库中选取2条近断层地震记录EL-CENTRO ARRAY#6波和CHY101波,再加上按规范反应谱拟合的人工时程一起作为输入。以喀什地区某医院隔震加固为背景,对采用铅芯叠层橡胶支座的隔震体系和铅芯叠层橡胶支座与黏滞阻尼器组合的隔震体系进行动力时程对比。分析结果表明,采用铅芯叠层橡胶支座与黏滞阻尼器组合的隔震体系在人工地震动和近断层地震动作用下的隔震效果都比较明显,而仅采用铅芯叠层橡胶支座的隔震体系在近断层地震作用下无明显隔震效果,结构安全性无法保证。为保证隔震结构在各种地震动作用下的稳定性及安全性,应在隔震层中增设黏滞阻尼器,以增大结构的附加阻尼,提高隔震效果。