变摩擦系数FPS支座隔震体系效果分析

根据拉格朗日方程建立了变摩擦系数FPS隔震结构体系的运动方程,采用MATLAB语言编制了求解程序。研究与分析结果表明:变摩擦系数的FPS效果使结构地震动力反应变得复杂。其减震效果近似与较高摩擦系数方案的效果相近,与较低摩擦系数方案的减震效果相比劣化明显。当滑块由低摩擦系数区向高摩擦系数区过渡时,体系动力反应存在明显的"鞭梢效应",加速度也有明显的放大现象。建议不采用变系数FPS摩擦摆隔震支座,而采用较低的常摩擦系数方案。     

土-结构作用对任意曲面RFPS滚珠摩擦摆减震效果影响分析

通过子结构的方法，建立考虑SSI(Soil Structure Interaction)下的RFPS滚珠支座隔震结构的地震动力反应计算模型来探讨SSI对RFPS减震效果的作用，通过有限元模拟软件计算。RFPS滚珠支座由上、下两个凹形圆弧曲线滑道和放置在2个滑道中间位置的滚珠组成，滚珠与滑道之间为非协调接触相当于一种滚珠摩擦摆。这种摩擦摆增加了结构的自振周期，即提供了一定的隔震能力。因此RFPS具备隔震装置必备的特征。该系统中上、下盘接触面与滚珠之间产生的摩擦力可抵消一定的地震能量，且依靠自身重力可以使其复位。在影响滚动摩擦力的所有要素里，均考虑了弹性滞后和接触面滑移的影响。计算结果表明：(1)在结构中设置RFPS可明显减小动力反应；(2)考虑SSI作用时，刚性基础的平移不大，转动角也很小，在较软弱场地可能不宜安装RFPS;在较坚硬场地设置RFPS隔震支座时，只有对较小的摩擦系数(0.05),不考虑SSI的结果才是偏于安全的；(3)选择滑道半径时，应考虑减震效果及体系复位两方面的需求；楼层加速度受到基础重心高度的作用，使结构顶部产生轻微鞭梢效应。     

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。     

结构设置DFPS-TMD阻尼器减震效果分析研究

根据Lagrange方程推导了结构顶部设置双滑动面摩擦摆调谐质量系统(DFPS-TMD)的动力反应分析计算公式,并根据龙格-库塔法利用MTALAB语言编制程序求解。计算结果表明:设置质量调谐系统之后,结构地震动力反应、楼层位移、层间位移、楼层速度及加速度分别减小,反映了该减震系统具有良好的减震效率与耗能效果。减震效果与滑道半径、摩擦系数和调谐质量有关。当r=1.5m,μ=0.01,M/m=3时减震效果最好。     

变摩擦-摩擦摆支座减震机理及减震效果有限元分析

将传统摩擦摆支座的球形滑面划分为n个圆环区域,研发一种新型变摩擦-摩擦摆支座,通过在不同环面上铺设不同材料从而实现摩擦系数的变化;通过理论及数值方法分析变摩擦-摩擦摆支座的减震机理,并探讨n变化时支座减震机理的变化规律;将n=6的新型变摩擦-摩擦摆支座应用到K8型单层球面网壳结构中,研究变摩擦-摩擦摆支座网壳结构的抗震性能,并分析传统及新型变摩擦-摩擦摆支座结构减震效果的差别。与传统摩擦摆支座相比,变摩擦-摩擦摆支座刚度和阻尼具有良好的自适应特性,并且随着n的增大,支座的自适应特性逐渐增强;变摩擦-摩擦摆支座单层球面网壳结构具有良好的抗震性能,与传统摩擦摆支座网壳结构相比,变摩擦-摩擦摆支座结构的减震效果更优。     

复合地基褥垫层上结构水平地震响应分析

采用Wilson-θ法,分析了复合地基碎石褥垫层上结构在不同地震动参数El-Centro波作用下的动力反应,假设上部结构为摩擦隔震结构,得到了结构在不同强度地震作用下的动力反应,并与基底固定结构进行了比较.采用了减震系数μ,来评价减震的效果,分析结果表明:褥垫层对上部结构有明显的减震作用,并且减震效果随垫层与基础间摩擦系数的减小而显著增加;减震效果还与输入的地震动大小有关,输入的地震动越大,μ,值越小.     

地震作用下复阻尼调频质量阻尼器减震结构优化设计

分析了简谐激励和平稳随机激励条件下,复阻尼调频质量阻尼器(TMD)和主结构的二自由度减震结构体系的稳态地震响应,建立了动力学平衡方程,推导了复阻尼TMD的阻尼和频率最优参数的理论公式,并分析了该二自由度减震结构体系在多条地震波作用下的减震效果,对比了复阻尼TMD和粘滞阻尼TMD减震效果的差异,结果表明:复阻尼TMD的减震效果接近于粘滞阻尼TMD的结果,在应用TMD减震技术时,复阻尼TMD也是一种选择。     

变刚度半主动振动控制算法计算研究

建立了一栋20层变刚度半主动控制结构体系的地震反应分析模型。利用MATLAB语言编写了求解软件。计算结果表明:变刚度半主动控制对结构的层间位移和楼层位移有较好的减震效果,通过调整变刚度参数指标kv可以达到最优的减震效果,对层间位移的减震效率可达到35%～50%,且沿楼层高度分布均匀,kv越大,其减震效果越明显。对楼层加速度的减震效果不佳,对有加速度要求的结构不适宜用此算法。     

耦联结构体系的半主动控制

基于变刚度和变阻尼的原理提出两种用于耦联结构体系的半主动控制装置,在建立这两种半主动控制时耦联结构振动控制体系的运动方程的同时,还提出一种新的广泛适用于一般开关控制型半主动控制系统的控制算法,推导出两种半主动控制的开关控制律,并对结构的动力参数对控制效果的影响规律进行研究。为检验所提出的两种半主动控制装置及新半主动控制算法的有效性,针对不同的算例进行了计算机仿真分析。结果表明,对两相邻结构进行控制是必要的和有效的,所提出的两种半主动控制装置与控制算法是非常有效的,可显著增强耦联结构体系的安全性与舒适性。与变刚度控制相比,变刚度变阻尼控制由于在装置中附加了阻尼,可以取得比变刚度控制更为有效的减震控制效果。     

多自由度体系下变阻尼黏滞阻尼减震结构的计算分析方法

针对一种新研发的变阻尼黏滞阻尼器,目前现有的大型软件尚无法进行计算;建立了多自由度体系下变阻尼黏滞阻尼减震体系的动力方程,提出了可行的计算分析方法,并推导了时程分析的求解过程。同时还用Matlab编制了相应的程序,对算例计算分析结果表明,采用了变阻尼黏滞阻尼减震体系的高柔建筑减震效果显著。     

核筒悬挂建筑结构体系的减震性能研究

通过建立核筒悬挂建筑结构体系的分析模型,分析了其动力响应的影响参数及设置,并推导了运动方程.分析表明,核筒悬挂减震结构具有显著减小水平地震作用的效果,是一种有着很好发展前景的结构体系.该研究工作为这种新型结构体系的工程应用提供了理论基础.     

相邻结构减震体系参数随机性影响分析

根据黏滞阻尼器连接相邻结构减震体系的2-DOF模型,以平稳白噪声为地震激励,建立了结构振动能量表达式,分别以单体塔楼和整体结构的振动能量最小为控制目标,建立了优化连接阻尼参数理论表达式.分析了结构频率比和质量比的随机性对优化连接阻尼、结构减震效果的影响以及连接阻尼参数随机性对减震效果的影响.最后对某工程算例进行了位移反应分析,对比了减震效果.结果表明,依据简化模型得到的优化连接参数可以适用于多自由度体系,两结构频率比的随机性对优化连接参数及减震效果有一定影响,质量比的随机性对二者影响较小,而优化连接阻尼随机性对减震效果的影响则可以忽略不计.     

砂垫层及砂粒滑移层隔震性能试验研究

通过室内模型试验,对刚体试块模拟刚度较大的建筑物,进行了将砂垫层隔震和基础与上部结构间设置砂粒滑移层隔震方法相结合的试验研究,并分析了不同颗粒级配砂与混凝土板间的摩擦特性.结果表明:单一颗粒级配砂具有摩擦系数小的特性,适宜作为砂粒滑移层;减震效果随砂垫层厚度的增加而增强;对于相同砂垫层厚度,同等地震强度,增设砂粒滑移层时,减震效果有明显增加;当地震强度较大时,减震效果与只设置砂垫层相差不大.     

滑移摩擦型隔震结构考虑竖向地震作用影响的分析

摩擦滑移型隔震支座具有较好的减震效果和经济性能,越来越多地应用于结构隔震.这种支座屈服力取决于滑动摩擦力,与摩擦系数和支座竖向压力有关.地震动是多维的,本文考虑双向地震动,分析了采用摩擦滑移型支座隔震的质量块、基础隔震结构和顶层隔震结构,在不同摩擦系数和地震烈度情况下竖向地震作用对结构水平地震反应的影响.计算表明,在大摩擦系数、高烈度情况下,竖向地震作用对基础隔震和设备隔震有一定影响,建议考虑竖向地震作用的影响;而在小摩擦系数时则可忽略.并且,适当的屈服后刚度可以减小竖向地震作用的影响.     

基底摩擦减震多层砖房设计研究

本文提出以双层油毡夹石墨粉作为基底摩擦减震层的建议。对两个6层带和不带减震基底的缩尺石膏模型进行的振动台对比试验结果表明,具有摩擦减震基底的结构具有显著的减震效果,可以有效地减低地震反应及上部结构震害,并防止了倒塌危险。另外,此种做法可较其他减震措施经济。本文对基底减震体系滑移摇摆的四种运动机制进行了分析,建立了弹性及弹塑性阶段的动力反应方程,并对水平地震波与竖向地震波的耦合作用进行了验算。通过综合分析,获得了减震多层砖结构在不同基底摩擦系数、不同地震烈度及不同场地类别时地震反应的相互关系,并对具有基底减震措施的多层住宅在地震中的失效概率进行了研究。文末对减震多层砖房设计中有关摩擦材料选择、上部结构及基础设计准则、建筑构造措施及滑移限位装置等提出了具体建议。     

大平台多塔楼新型隔震体系的智能磁流变控制

本文将隔震技术应用到大平台多塔楼结构中,研究了这种新型隔震体系的抗震性能,并将磁流变(MR)阻尼器设置于隔震层,探讨了这种新型隔震体系智能磁流变控制的减震效果.文中以北京通惠家园某典型小区为研究对象,建立了大平台多塔楼新型隔震减震体系的运动方程,考虑了隔震支座的非线性.本研究中MR阻尼器的半主动控制算法选用限幅最优控制算法,其主控制器采用H2/LQG方法来设计.仿真分析结果表明,这种新型隔震体系可以有效地减小上部住宅结构与下部平台的地震反应,为提高大平台多塔楼结构的抗震安全性提供了一条崭新的途径.采用MR阻尼器与这种新型隔震体系相结合可以进一步减小隔震结构下部平台的地震反应与隔震层的非线性反应,提高这种新型隔震体系的抗震安全性.     

基础隔震结构与层间隔震结构及工程应用

从结构动力学角度出发,对基础隔震体系及层间隔震体系两种隔震体系的减震机理、减震效果、应用范围等进行比较研究.     

竖向振动对椭圆滑道辊轴摩擦摆隔震性能影响

根据多体动力学理论相对动能定理,推求了椭圆滑道RFPS辊轴式摩擦摆隔震系统动力反应分析计算公式,并考虑了竖向弹性振动的影响.分析与计算结果表明:RFPS辊轴式摩擦摆具有隔震系统所必需特性;较长的自振周期使其具有必要的隔震能力;依靠重力可以使结构复位.依靠滑块与滑道接触面的滑动摩擦阻力可以消耗传入结构的能量.适当地选取滑...     

双滑动面DFPS隔震系统效果分析

根据拉格朗日方程推导了结构设置双滑动面DFPS隔震系统的地震动力反应分析计算公式.分析与计算结果表明:结构基础设置DFPS具有明显的隔震效果,楼层位移沿结构高度分布趋于均匀,层间位移、速度及加速度明显减小.隔震效果与滑道半径、接触面摩擦系数有关,二者合理组合可以得到很好的隔震效果.当摩擦系数取0.05、滑道半径取3.5m时,隔震效果达70%左右.     

弹性-滑动减震体系地震残余位移影响因素研究

为确定弹性-滑动减震体系(RSI)的地震残余位移的影响因素,以一连续梁桥为工程背景,进行参数分析.采用SAP2000建立了不同支座参数的模型,对比分析残余位移等结果.在不同地震动强度下,对不同摩擦系数和不同叠层橡胶支座刚度体系的残余位移与最大位移进行了考察.结果表明,摩擦系数的减小和叠层橡胶支座刚度的增大,能增强体系的...