基础隔震技术的研究现状

介绍了几种基础隔震体系的隔震原理及优、缺点.对基础隔震系统的消能限位和固定限位国内外研究进行了详细的综述.并提出对安装固定限位装置的隔震结构急待进行振动台试验研究.     

带限位装置的新型摩擦滑移隔震结构振动台试验研究

以新型固体润滑材料,即二硫化钼涂层材料为主,设计制作了一种带限位装置的新型滑移隔震装置,并进行了新型摩擦滑移隔震支座的力学性能试验,研究表明,文中研发的新型滑移隔震装置具有摩擦滑移隔震和限位功能,构造简单,适用性强.在此基础上,建立欠人工质量模型的一致相似关系,设计制作了一个相似比为1:5的2跨5层框架模型结构,进行了结构振动台试验研究.检验了新型摩擦滑移隔震装置的隔震和限位性能,振动台试验结果表明:限位装置可有效降低隔震层相对滑动位移,新型摩擦滑移隔震支座降低了上部结构的地震反应,新型隔震系统能够控制结构层间位移角在允许范围内,隔震效果良好,且具有良好限位复位能力,结构可满足抗震要求.     

近断层地震作用下相邻隔震结构的碰撞研究

采用Kelvin碰撞模型,推导了在近断层地震作用下隔震结构与相邻建筑物相碰撞的动力方程,研究了碰撞时隔震支座的隔震效果.并将隔震建筑与限位装置、与相邻非隔震结构以及与相邻隔震结构在近断层地震作用下相碰撞时的动力响应进行了对比分析.研究表明,碰撞使得基础隔震结构的加速度反应增大,但仍小于非隔震时发生碰撞的加速度响应.通过对比分析得出地震作用时隔震建筑与两边相邻结构相碰撞的次数要远多于仅一边结构相碰撞的次数.     

滚轴基础隔震的动力分析

为了分析滚轴隔震结构在地震作用下的动力响应，在滑移隔震研究的基础上，针对滚轴纯滚动运动特点，推导出了滚轴隔震结构的动力方程.对某一工程实例采用滚轴隔震的方法，进行了在El Centro地震波作用下的数值模拟仿真，并分析了隔震结构的峰值加速度、相对位移、基底位移和基底残余位移等.结果表明：滚轴隔震能有效地减缓上部结构在强震时的响应.当滚动摩阻系数大于0.15 cm时可以不施加限位装置，滚动摩阻系数越小，上部结构的加速度和层间位移越小，进一步减缓上部结构 “鞭梢效应”的效果越明显.     

桥梁限位型减隔震支座试验及其参数敏感性分析

为了将限位功能集成于普通支座,简化设计和施工过程,提高经济性能,提出一种具有限位功能的新型减隔震支座。新支座通过外加支座底盆限制位移,通过高阻尼橡胶块缓冲限位冲击力、提供自复位刚度和一定的耗能功能;将地震易损部件模块化,方便震后修复。足尺模型拟静力试验和参数敏感性分析结果表明,其减隔震和限位功能符合预期。摩擦系数越大,墩梁相对位移和桥墩剪力越小;橡胶块的缓冲刚度越大,剪力越大但位移越小;橡胶块的缓冲刚度和支座滑动间隙取值需综合考虑位移和剪力的影响。     

具有限位装置的滑移隔震框架结构在碰撞前后单向和双向地震反应分析

为了克服传统滑移隔震限位装置一滑就限增加上部结构的地震反应的缺陷,使滑移隔震技术在框架结构中得到应用,在研究了U型环限位消能元件的工作性能的基础上,采用有限元SAP2000软件,建立了一种新型具有限位装置的滑移隔震三层框架结构的计算模型,并根据合理的碰撞前后滞回特性,进行了单向和双向地震波作用下的隔震结构分析.计算结果表明,限位装置的刚度对结构碰撞后层间加速度和位移量的变化影响较大;双向比单向地震激励对结构产生的最大基底滑移量要大.随着另一个方向地震烈度的不断加大,结构最大滑移量呈现出先增后减的规律,为滑移隔震在框架结构中的设计提供了理论依据.     

高烈度区斜拉桥横向约束方案优化分析

为了确定强震作用下斜拉桥合理的横向抗震约束体系,以可克达拉大桥为工程背景,采用非线性时程分析法,分析了4种横向约束体系即横向滑动体系、全限位体系、位移相关型减震体系和速度相关型减震体系对强震区大跨度桥梁地震响应的影响,重点对钢阻尼器的屈服荷载和黏滞阻尼器的位置及相关参数进行优化分析,并与其他体系的地震响应进行了对比。结果表明：在强震作用下,对于大跨度桥梁横向滑动体系和全限位体系均不是理想的抗震体系;而在墩梁、塔梁之间设置减隔震装置可以有效减少横桥向的墩梁、塔梁的相对位移及地震剪力和弯矩;然而,从桥梁正常使用的角度来看,塔梁之间布设横向钢阻尼器装置优于黏滞阻尼器装置。     

建筑物滑动隔震试验研究及计算分析

本文进行了振动台上的刚体、单层模型及两层模型滑动隔震试验。提出了具有限位装置的滑动隔震体系的计算模型、运动方程及滑动判别条件,并编制了隔震及不隔震体系地震反应的计算程序。计算结果与试验结果符合较好。对隔震规律进行了分析。     

基础滑移隔震房屋计算恢复力曲线的确定

以多层砖混隔震结构足尺试验为依据,通过隔震房屋对有无线弹性限位装置的恢复力特性的研究,找出了线位消能元件Ｕ型环个数与其刚度关系,提出了多层砖房隔震结构恢复力计算模型,为隔震房屋的设计计算提供了依据．     

软钢U型带片的限位,消能性能分析

软钢Ｕ型带片作为基础隔震体系的一种限位、消能装置具有取材容易、结构简单、造价便宜等优点。本文对６６个不同参数软钢Ｕ型带片试件在低周反复荷载作用下的强度、刚度及耗能性能进行了分析。     

基于主动控制优化被动黏滞阻尼器及混合隔震研究

针对隔震结构在超防烈度下隔震层位移响应过大问题,提出了基于主动控制算法优化被动粘滞阻尼器的策略。并将被动粘滞阻尼器安装于基础隔震结构形成被动混合控制结构,采用此被动混合控制能够基本实现主动混合控制的控制效果,实现以更加经济简便的方式解决隔震结构在超防烈度下隔震层位移响应过大问题。首先将主动控制装置设置于隔震层形成主动混合隔震控制体系,采用主动控制算法获取隔震层主动控制力与速度特性,其次,利用主动控制力与速度关系曲线,通过最小二乘法拟合被动粘滞阻尼器的最优阻尼系数与速度指数,最后将设计出的被动粘滞阻尼器安装于隔震层,形成被动混合隔震控制体系。以一栋七层基础隔震结构为受控模型,通过对主动混合隔震控制体系与被动混合隔震控制体系的仿真分析可知：主动混合隔震控制对隔震层位移的减震率分别为39.41%,45.04%及55.54%;被动混合隔震控制对隔震层位移的减震率分别为36.40%,44.30%及52.51%;被动混合隔震控制对于隔震层位移的减震率能够达到主动混合隔震控制效果的90%以上,被动混合隔震控制对于隔震层加速度响应的减震率能够达到主动混合隔震控制的60%以上,被动混合控制也同样实现了减小隔震层地震响应的同时不增加上部结构的响应,依据主动控制算法设计的被动粘滞阻尼器形成的被动混合控制结构能够基本实现主动控制的效果。说明依据主动控制设计被动粘滞阻尼器实现主动控制效果的思想的可行性。     

建筑结构地震反应的智能隔震控制

研究了ER／MR阻尼器和隔震垫组成的智能基础隔震地结构地震反应的半主动控制方法，智能基础隔震系统中ER/MR可调阻尼器能够有效地改善被动基础隔震系统的性能，保护基础隔震系统因过大的水平变开而产生失效破坏。根据智能基础隔震的特点，建立了基于瞬时最优控制的半主 动控制策略，仿真计算表明智能基础隔震系统不仅能够减小上部结构的地震反应，还能够有效地保护隔震系统的变形，是一种性能非常优异的智能控制系统。     

一种四端口高隔离度光环行器的特性分析

光环行器是一种多端口输入输出的非互易光无源器件,它已成为现在及将来的光纤通信系统中的重要器件之一。本文介绍了一种高隔离度偏振无关四端口光环行器的结构及原理,并采用琼斯矩阵对光环行器的性能指标插入损耗和隔离度从理论上进行分析。结果表明,这种结构使光环行器的隔离度大大提高,有较强的可行性。消光比和旋转误差对隔离度的影响很大,提高器件的消光比,减小旋转误差,可提高反向隔离度。而插入损耗的大小取各组成元器件的固有插入损耗及透射率。     

并联复合隔震结构的地震反应分析

本文根据建立的并联复合隔震结构计算模型,基于结构动力时程分析和静力弹塑性方法,编制了计算程序,对地震作用下传统抗震结构、纯橡胶隔震结构、摩擦滑移隔震结构和并联复合隔震结构的地震反应进行了对比分析。结果表明,隔震体系能够显著地降低结构的地震反应。     

隔振支座对大跨度网壳的振动控制分析

本文通过建立了橡胶隔振支座与设置隔振支座的网壳结构的力学模型,研究了隔震支座控制下,大跨度空间单层柱面网壳结构在地震作用下振动响应,结果表明:隔震支座对结构的振动可以起到良好的控制作用,但地震强度对隔震支座耗能能力影响较大,在最大水平行程内,地震强度越大,耗能能力越强;在不同地震波作用下,隔振网壳结构体系的振动控制效果有所不同,其中:EL Centro波作用的结构被动控制效果最佳。     

双参数立式储罐隔震设计

由于贮存液体的立式储罐在受到外激力作用时,晃动和液固耦联振动可以分别考虑,且刚性质量脉冲所产生的动效应可以忽略,所以抗震设计时,晃动(对流质量)控制储罐的波高设计,耦联振动控制储罐的基底弯矩和轴向应力设计.基于这一思想,对大型立式钢制储罐的隔震设计问题,提出了考虑晃动和液固耦联振动双约束下的储罐隔震设计方法.数值分析表明,理想的隔震园频率为2~3 rad/s,在阻尼比为0.1时,对于不同容积储罐在不同场地的情况下,其隔震减震效果均达40%以上.增大隔震阻尼比,可提高减震效果,但考虑工程应用实际,隔震阻尼比宜取0.1~0.3.     

滑动式文物隔震支座性能试验及设计方法

我国是历史文化大国、文物众多,但每一次地震来袭都会对馆藏文物造成巨大的威胁。针对馆藏文物防震安全的迫切需求,为避免地震对博物馆文物造成不可估量的损害,研制了一种滑动式文物隔震支座。利用振动台进行多条地震波激励下的滑动式文物隔震支座隔震性能试验来检验其隔震效果;然后建立滑动式文物隔震支座-展柜体系的有限元模型并与试验结果对比来验证模型的有效性;进而探究支座滑轨摩擦系数和支座上覆展柜质量对其隔震性能的影响;最后提出一种滑动式文物隔震支座的设计方法,并以一实际展柜为例对所提出设计方法的有效性进行验证。研究结果表明：本滑动式文物隔震支座具有良好的隔震性能,其隔震率随着输入的地震波峰值加速度的增加而增加;在相同峰值加速度条件下,其隔震率随着地震波卓越频率的增加而增加。改变滑动式文物隔震支座的滑轨摩擦系数或上覆展柜质量并不会影响滑动式文物隔震支座最佳周期的设计,但较低的滑轨摩擦系数更有利于实现隔震系统的隔震性能;上覆展柜质量的变化对展台面加速度及滑动式文物隔震支座位移响应的影响较小。滑动式文物隔震支座能有效减小文物的地震响应,保护博物馆内展陈文物的安全,所提出的设计方法可为实际馆藏文物防震需求提供指导。     

智能基础隔震结构的剪扭耦联地震反应分析

研究了ER／MR智能隔震系统对框架结构地震反应的半主动控制。根据智能基础隔震的特点，建立了基于模糊控制的半主动控制策略。仿真计算表明智能隔震系统不仅能够显著减小上部结构的地震反应，还能够有效地保护隔震层的变形，是一种性能非常优秀的智能控制系统。     

隔振沟围护桩的稳定性分析及设计

采用人工挖孔灌注桩支护形成隔振沟,同时发挥了其刚性隔振作用.在沟中填充柔性物质如珍珠岩等进行柔性吸能减振.分析了隔振沟围护桩周围土压力的分布及其稳定性,并给出了围护桩的设计参数,结果表明围护桩和隔振沟体系具有良好的隔振和减振效果.     

宽频比双频耦合线Wilkinson功分器的设计方法

为了实现Wilkinson功分器的宽频比双频工作特性,并简化功分器的总体结构,提出了采用耦合线和隔离枝节相结合的设计方法.和隔离电阻直接与端口连接的功分器形式相比,由隔离枝节构成的功分器结构减小了传输线间的寄生影响.设计并加工了工作在1.0 GHz和2.5 GHz频段的双频Wilkinson功分器,实验与仿真结果吻合,设计的功分器性能良好.