极罕遇地震作用下铅芯橡胶隔震支座基础隔震结构抗震性能研究

基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下具有良好的抗震性能。随着GB 18036—2015《中国地震动参数区划图》引入了极罕遇地震作用，有必要探讨基础隔震结构在极罕遇地震作用下的抗震性能。以两自由度体系(简化模型)和多自由度体系(纤维模型)的铅芯橡胶隔震支座(LRB)基础隔震结构为研究对象，基于弹塑性时程分析的统计结果，分析并比较了设计、罕遇和极罕遇地震作用下上部结构屈服承载力(即降低上部结构抗震设防烈度)和LRB隔震支座力学性能参数对整个LRB基础隔震结构抗震性能的影响。分析结果表明：极罕遇地震作用下，采用降低抗震设防烈度的方式对隔震后的上部结构进行结构设计并不可取；为了保证在极罕遇地震作用下LRB基础隔震结构的上部结构和LRB隔震支座不发生破坏，应尽可能使用大直径和低橡胶剪切模量的LRB隔震支座；如何保证LRB基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下的性能要求以及在极罕遇地震作用下的安全性能是一个具有挑战性的问题。     

云南省博物馆新馆隔震结构模拟地震振动台试验研究

云南省博物馆新馆是采用基础隔震结构的大型建筑,其隔震层采用铅芯橡胶支座与橡胶支座。该结构为 钢-混凝土混合结构,具有楼板不连续、竖向杆件不连续等特点,并且屋面钢桁架设有多层钢结构悬挂层。为研究该隔震结构的抗震性能,进行了1/30比例模型模拟地震振动台试验。结果表明,8度多遇、设防和罕遇地震作用下结构未出现破坏,结构自振频率未有明显变化,结构保持为弹性状态;在多遇、设防和罕遇地震作用下主体结构加速度放大系数小于1,设防烈度地震作用下,层间位移角小于弹性层间位移角限值;隔震层支座滞回曲线饱满,具有良好的耗能能力;结构在不同地震波作用下的加速度和位移反应不同。结构4～6层测点加速度放大系数和层间位移(角)略大,模型顶部钢桁架系统隔震效果不明显。     

八度区某教学楼隔震加固设计研究

某教学楼经抗震鉴定为A类砌体结构建筑,其抗震能力不满足抗震鉴定要求,因此需要对原结构进行整体加固。本工程采取隔震技术后,只需对墙体采用双面钢筋网水泥砂浆面层加固即可。采用ETABS软件对结构在设防地震、罕遇地震下的结构反应进行计算分析,结果表明隔震结构减震效果良好,满足规范要求。     

摩擦摆隔震高层框架-剪力墙结构振动台试验研究

为了研究摩擦摆隔震高层结构的抗震性能,提出了摩擦摆隔震设计的具体流程,并设计了一栋12层的摩擦摆隔震框架-剪力墙结构。为考察其隔震效果,制作了相应的缩尺模型并进行振动台试验。基于试验结果,研究上部结构的楼层响应和摩擦摆隔震支座的位移响应,对比分析剪力墙下摩擦摆及框架柱下摩擦摆滞回性能的区别。研究结果表明：通过摩擦摆隔震,该框架-剪力墙结构实现了9度多遇地震弹性,设防地震、罕遇地震甚至超罕遇地震可修;结构的楼层响应显著降低,摩擦摆完全起滑后,地震强度越大,摩擦摆的隔震效果越好,且摩擦摆隔震支座具有良好的自复位能力;在9度罕遇地震作用下,剪力墙下摩擦摆发生了竖向提离抬升,对摩擦摆的滞回性能产生影响。     

基础隔震在高烈度区大高宽比剪力墙结构中的应用与试验研究

根据预期减震目标,对总高度90.35m,高宽比达3.96,设防烈度为8度（0.2g）的玉溪公租房项目中基础隔震高层剪力墙结构,按照7度设防对上部结构进行设计,对其进行罕遇地震作用下静力弹塑性（Pushover）分析,并对隔震结构整体进行非线性时程分析。设计并制作了1∶12.5的缩尺模型,对其进行振动台试验研究。结果表明：基础隔震高层剪力墙结构呈现出良好的抗震性能及较高的地震安全储备;在8度多遇、设防地震作用下,结构完好,前5阶频率基本未发生变化,结构尚处于弹性状态;在8度罕遇地震作用下,仅少数连梁轻微开裂;结构层间位移角、隔震支座最大位移、支座应力均未超过规范限值;隔震层滞回曲线饱满、耗能显著;在9度超罕遇地震（0.7g）作用下,未出现倾覆、局部倒塌现象,仅少数连梁、剪力墙出现轻微损伤,频率最大衰减幅度小于10%,刚度下降不明显。     

某高位层间隔震加固结构分析研究

采用层间隔震技术对某建筑进行加层与加固的减震设计,并对高位层间隔震结构和加层后无隔震传统结构进了对比分析,包括反应谱和局部非线性多遇地震和罕遇地震作用下的时程分析。分析结果表明,高位层间隔震结构能明显减小结构的地震反应,改善结构的抗震性能,从而减少底部原有结构构件的加固数量,并且能使结构满足现行抗震设计规范要求。最后还提出采用高位层间隔震技术时电梯井的处理方法,可供相关工程设计参考。     

某别墅首层柱顶隔震设计分析

对某别墅进行首层柱顶隔震设计。时程分析表明:在7度多遇地震作用下,隔震结构与非隔震结构相比,隔震层以上最大层间剪力比为0.26,减震效果明显;首层柱子按7度罕遇地震作用下产生的内力进行强度设计,具有足够的强度;分析对比了隔震结构和非隔震结构在7度和8度罕遇地震下的层间位移角,结果表明隔震结构在罕遇地震下的层间位移角远远小于非隔震结构,隔震结构在大震下表现出了良好的工作性能。     

某隔震结构教学楼动力弹塑性分析

云南师范大学附属润城学校教学楼主体结构采用隔震设计技术。当罕遇地震作用下隔震设计分析时,通常采用FNA算法仅分析隔震支座的局部非线性,而假定上部结构保持弹性。由于本工程建筑平面不规则程度明显,为保证主体结构的安全,补充罕遇地震作用下动力弹塑性分析。分析结果表明,采用隔震设计能有效降低地震作用,隔震垫耗能减震作用显著,罕遇地震作用下结构多数塑性铰处于生命安全状态,有效保证了教学楼具有良好的抗震性能。     

江苏银行宿迁分行结构隔震设计

该文详细分析了江苏银行宿迁分行结构隔震设计的全过程。首先进行了结构隔震必要性的分析,其次采用ETABS程序对隔震结构进行多遇地震作用下时程分析,对结构整体抗震性能进行评价。最后作出罕遇地震作用下的性能评估。分析结果表明:隔震结构具有良好的抗震性能,罕遇地震作用下抗震性能表现良好。     

高层建筑消能减震技术应用研究——以某疾控中心应急大楼为例

《建设工程抗震管理条例》(国务院令第744号)^[1]对重要建筑的承载力、变形以及构件损伤方面的性能目标提出了更高的要求,常规抗震方法设计此类结构有一定的难度。结构减震设计可以通过提供阻尼,比较有效地实现重要结构的抗震性能指标。以某疾控中心应急大楼为例,利用弹塑性动力时程分析方法,分别对采用BRB、采用VFD以及采用两者组合三种减震方案进行分析。通过对设防地震、罕遇地震下的层间位移角和基底剪力的比较,得出如下结论：BRB方案能有效控制结构在设防和罕遇地震下的层间位移角,但在设防地震作用下基底剪力略有增大;VFD方案在设防和罕遇地震下,均提供了较高的附加阻尼比,有效降低了结构的层间位移角和基底剪力,但在罕遇地震下,对结构位移的控制相对较弱;组合方案发挥了更好的性能优势,层间位移角和基底剪力显著降低。     

宿迁佳宝儿童医院综合楼隔震设计研究

宿迁佳宝儿童医院位于宿迁市宿城区,拟建综合楼地上17层,地下1层,建筑高度69.30 m,地上建筑面积2.38万m2,采用框架剪力墙结构。该工程位于高烈度区,重点设防类别,抗震设防烈度8度(0.30 g),采用隔震设计。隔震层位于地下室顶板,采用天然橡胶支座和铅芯橡胶支座进行隔震,水平向减震系数β不大于0.38。隔震层以上结构抗震设防烈度降低1度,按7度(0.15 g)进行设计,隔震层以下结构按规范要求进行罕遇地震和设防地震承载力验算。结果表明,隔震技术能明显减小上部结构的地震反应,提高房屋的安全性和舒适性。     

隔震技术在既有砌体结构加固中的应用研究

隔震技术可以有效减少输入上部结构的地震力,适用于既有砌体结构的抗震加固。在设计时,首先应根据砌体结构的实际状况,确定隔震目标,选定隔震支座,然后计算出水平向减震系数,对上部结构采用折减后的地震力进行抗震验算,对隔震层按罕遇地震进行承载力计算,下部结构按设防地震进行承载力验算,并按罕遇地震进行抗剪承载力及层间位移角验算。增加隔震层改变了原有砌体结构下部墙体的传力方式,应对隔震层顶面托梁及下部基础进行加固设计。对于无地下室的砌体结构,尚应在正负零增加钢筋混凝土楼盖。在隔震加固施工过程中,应进行施工过程验算,确保竖向力由原墙体传递至隔震垫的过程安全可靠。隔震沟宽度应大于罕遇地震作用下结构最大水平变形的1.2倍,且≥200mm。隔震主体施工完成后,应对周边附属设施及管线做相应柔性连接处理。     

拟负刚度磁流变智能隔震系统振动台试验研究

为研究拟负刚度控制算法及磁流变智能隔震系统的有效性和适应性,将自主研发的最大出力为10kN的磁流变液阻尼器(MRFD)安装在隔震层中心,并选取4条有代表性的远近场地震波,峰值加速度由0.1g~0.9g逐步增大,分别对普通隔震结构、输入电流为0A和1A的被动控制结构以及采用基于位移的拟负刚度(DPNS)控制算法的智能控制结构进行振动台试验。通过对结构响应和阻尼器响应的对比分析,研究拟负刚度控制算法的减震效果和磁流变智能控制系统的耗能特性。结果表明：恒定电流为0A的被动控制可同时降低上部结构反应和隔震层位移,但是减震效果有限;恒定电流为1A的被动控制对隔震层位移降低效果明显,但是在多遇地震及远场地震作用下放大了上部结构反应;DPNS控制可同时降低隔震层位移和多遇、设防地震甚至罕遇地震作用下上部结构的反应,且适应于不同的地震动特性;试验中控制系统存在的时滞效应使得DPNS控制力在多遇、设防地震作用下具有较小值,同时罕遇地震作用下具有较强的耗能能力。     

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。     

高烈度区某复杂平面高层教学楼隔震设计

昆明市某新建中学为采用钢筋混凝土框架结构体系的隔震建筑,属于8度区重点设防类建筑。介绍了结构的隔震设计,包括多遇地震弹性分析、设防地震分析和罕遇地震分析等内容。根据超限情况,提出相应抗震性能目标及加强措施。分析结果表明,工程虽属于重点设防类建筑,但通过详细抗震计算分析及抗震加强措施,能满足相应的抗震要求,做到“小震不坏、中震保证正常使用功能、大震不倒”的抗震目标。     

高烈度区隔震砌体结构的抗震设计讨论

我国《建筑抗震设计规范》于2001年颁布实施,其中关于隔震砌体结构的设计要求过严.针对罕遇烈度地震作用下隔震砌体结构隔震层的位移进行了讨论分析.由算例可知,相比于89规范,按等效侧力法计算时隔震砌体结构隔震层的位移提高了47.4%;而按时程分析法,仅提高了27.5%.为使两种结构相一致,建议对隔震砌体结构不采用新规范中罕遇地震验算对场地土特征周期关于0.05 s的延长.     

既有多层砌体结构教学楼隔震加固设计

为研究隔震技术加固砌体结构房屋的可行性及适用性，以一栋层数和高度均超限的既有多层砌体结构教学楼为对象，详细介绍隔震加固设计全过程，并利用软件ETABS对隔震加固后的结构进行分析。结果表明，隔震加固后，砌体结构的自振周期明显延长，地震响应显著降低；变形集中于隔震层，隔震层以上结构层间位移角在设防地震作用下远小于2倍弹性层间位移角限值，在罕遇地震作用下远小于4倍弹性层间位移角限值，满足了预定的抗震性能目标；隔震支座的水平位移和拉/压应力也远小于规范限值。隔震层以上结构X、Y向减震系数最大值分别为0.301和0.379,均小于0.4,结构构造措施可按比设防烈度降低一度确定，解决了结构层数和高度超限问题。     

昆明新国际机场主航站楼A区隔震效能分析

昆明新国际机场主航站楼A区为复杂大跨钢-混凝土组合结构,位于抗震设防烈度为8度的昆明市,经多方论证最终对该结构采用了基础隔震技术,建成后它将成为目前世界上最大的单体隔震建筑。本文采用ANSYS有限元程序建立结构分析模型,模型主要由非线性杆单元、壳单元和非线性的隔震单元组成。首先介绍了隔震方案的论证过程及隔震支座的布置对结构隔震效能的影响,然后介绍了用于时程分析的地震波的选取过程,最后通过多遇和罕遇烈度下的弹性时程分析,研究了该结构的变形、内力和隔震效果。计算结果表明,该结构不仅可以实现小震下"降一度"的减震目标,还可以满足大震下隔震层最大剪切位移的控制指标,隔震层的设计是合理的,结构在隔震后的抗震性能是可以满足要求的。     

罕遇地震下异形柱隔震结构时程分析

主要就异形柱隔震结构进行弹塑性动力时程反应分析,研究异形柱隔震结构的抗震性能.利用PERFORM 3D软件,对高烈度区同样条件的隔震与非隔震结构在罕遇地震下的加速度、位移与剪力等进行对比分析,最后得出在罕遇地震作用下异形柱隔震结构比非隔震结构能大大降低上部结构的地震反应.     

某高层隔震建筑地震响应分析

利用Etabs软件,对某高层隔震建筑进行非线性时程分析。时程分析表明:在8度(0.3g)中震作用下,隔震结构与非隔震结构相比,隔震层以上最大减震系数为0.34,减震效果明显;在8度(0.3g)罕遇地震下,隔震结构整体抗倾覆验算满足要求;在罕遇地震作用下,隔震层发生较大变形,隔震层以上楼层层间位移很小,上部结构呈现平动。