基于名义刚度比的隔震结构适用范围

为了判断结构能否采用隔震技术,提出了名义刚度比的定义,即上部结构名义水平刚度与隔震层水平刚度之比.通过理论分析计算,得出不同基本周期的上部结构减震系数随名义刚度比的变化曲线,曲线变化趋势表明减震系数随着名义刚度比的增加逐渐减小,当减震系数达到0.5以下时,隔震结构名义刚度比不宜小于17.为验证减震系数随名义刚度比变化曲...     

高层隔震结构高宽比限值研究北大核心CSCD

当高层隔震建筑遭遇强震作用时,橡胶隔震支座容易产生拉应力或压应力超过容许值,使结构产生倾覆破坏。为防止高层隔震结构发生倾覆破坏,采用三质点等效模型推导出多振型高宽比限值计算公式,并给出相应的高宽比限值。研究表明,与单质点高宽比计算公式相比,按推导的多振型高宽比公式计算所得的高层隔震建筑高宽比限值更为安全可靠。     

基础隔震结构中上部结构与隔震层的刚度比限值研究

以控制结构变形为目标,将上部结构刚度与隔震层刚度的比值定义为隔震刚度比,作为反映上部结构与隔震层协同变形特点的指标。假定上部结构的地震作用沿高度为矩形分布,在一般结构单质点简化方法基础上提出一种隔震结构动力分析的等效简化方法。进一步分析双自由度等效模型的刚度影响和动力特性,以隔震刚度比的形式解释了结构位移需求、位移分配函数以及隔震刚度比对结构抗震性能的影响。基于抗震性能,推导出结构位移需求与周期关系式、临界隔震刚度比表达式、最大和最小隔震刚度比限值表达式。选取不同结构高度、地震烈度、阻尼条件等计算了上部形式为框架、框-剪、剪力墙结构的三类隔震结构在罕遇地震作用下的隔震刚度比限值。结果表明,一般隔震结构的隔震刚度比限值不宜小于4,低多层隔震结构主要由最小隔震刚度比控制,高层隔震结构在特定条件下需要满足最大隔震刚度比限值。计算结果整理成表格可供设计参考。     

多高层隔震结构刚度比限值研究

从刚度的角度探讨了建筑结构能否采用隔震设计的问题,提出上部结构抗侧刚度与隔震层水平刚度的比值概念。进行钢框架模型激振试验,研究不同工况下的钢框架模型的动力特征,对比分析不同刚度比和高宽比情况下的减震效果。结果表明:刚度比对结构减震效果的影响比高宽比更为显著,《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)仅以高宽比作为结构是否适合采用隔震技术的唯一判断标准,其科学性值得进一步研究;另外为达到隔震效果,结构刚度比也存在最小限定值。     

考虑高阶效应的高层基础隔震结构振动与控制

为了研究高层基础隔震结构的高阶效应及其控制方法,揭示了高层基础隔震结构的高阶效应机理.以实际工程为原型,进行了 1/15比例的缩尺模型地震振动台试验,同时建立有限元模型,通过时程分析方法获得加速度与位移响应,并将分析结果与试验数据进行对比验证了有限元模型的有效性.研究结果表明:在一定条件下,高层基础隔震结构高位部分可能产生较明显的高阶效应,其响应突变层位置基本置于高位部分质量与结构总质量占比约为1/5处;8度罕遇地震作用下,结构顶部加速度放大系数超过2,响应突变层附近层间位移角超过1/100,该类型结构可能具有较大安全隐患;提出的基础隔震与TMD混合减震方案和基础与层间混合隔震方案均能有效的解决高层基础隔震结构的高阶效应,其中基础隔震与TMD混合减震方案振动控制效果能达50％左右;基础与层间混合隔震方案的最佳减震效果可接近50％.     

考虑参数优化的层间隔震结构振动台试验研究

为了研究隔震层在不同位置的层间隔震结构减震效果,验证层间隔震结构参数优化理论,建立了不同隔震层位置的层间隔震结构模型,优化了隔震层上下部频率比,对隔震层采用侧移刚度偏小值、优化值和偏大值的层间隔震结构模型进行地震动模拟振动台试验。试验结果表明,层间隔震技术能有效地降低结构地震反应,减震效果随着隔震层位置的升高而逐渐降低;经过参数优化设计的层间减震体系能在最大限度地降低隔震层下部结构层间位移反应的同时,有效地控制隔震层上部结构绝对加速度反应;同时研究表明,在实际工程中,进行理论计算的优化侧移刚度值和由橡胶隔震支座的类型和数量决定的实际优化侧移刚度值存在一定的误差是允许的。     

高层剪力墙结构隔震设计关键技术

针对高烈度地区的实际工程案例,建立有限元模型并进行非线性时程分析。阐述了高层剪力墙结构隔震分析与设计细节。对高层剪力墙隔震结构的转换梁提出了性能设计要求。理论结合实际地分析了本结构的隔震效率。研究结果表明,隔震后结构层间剪力和层间位移明显降低,结构性能指标均能满足相应规范要求。上部结构地震响应显著降低,结构抗震性能得到很大提高。     

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。     

低矮砌体结构隔震与非隔震振动台对比试验研究

摘要： 为将橡胶支座隔震技术应用到在我国村镇低矮砌体结构房屋,在室内地坪以上设置隔震层,设计和制作了隔震与非隔震结构模型试件,对其进行振动台对比试验。模型选取未设置构造柱圈梁的两层砖砌体结构,采用1/2的缩尺比例制作。通过对隔震和非隔震结构模型的动力特性、加速度反应、层间位移反应、层间剪力和结构剪重比进行对比分析,研究了低矮砌体结构隔震技术的减震效果,验证了相应构造措施的适用性。振动台试验表明：隔震结构模型在峰值加速度800gal（相当于10度设防）的地震波激励下,没有开裂和破坏,支座复位情况良好;设置隔震层可有效降低结构的自振频率,对加速度、层间位移、基底剪力的减震效果明显,在输入峰值加速度400gal的地震波时,顶层加速度减震率达67%,层间位移减小率为34%,基底剪力减震率达68%;随着地震动强度的增加,隔震结构的减震效果呈增加趋势。研究结果为低矮砌体结构民居隔震技术的应用和相关标准的编制提供参考。     

基础隔震结构高宽比限值研究

本文研究目的是得到隔震结构在各种工况下的高宽比限值,这对隔震结构设计是必要的。橡胶隔震支座不能产生拉应力和隔震支座压应力不超过容许值是保证隔震结构在强震中不产生倾覆的充分条件。基于这两个条件,本文推导了隔震结构高宽比限值的显式并给出了针对不同建筑类别、不同设防烈度、不同场地条件和不同隔震层阻尼比的高宽比限值。在支座的轴力计算中,考虑了水平地震作用、竖向地震作用和重力荷载代表值的共同影响以及荷载的最不利组合。研究发现,当控制条件为支座不产生拉应力时,高宽比限值随隔震结构周期的增加而增加;当控制条件为支座压应力不超过容许值时,高宽比限值随隔震结构周期的增加而减小。因此,存在一个临界周期使高宽比限值取得极大值。研究还发现,存在一个最大的隔震结构周期使高宽比限值等于零或隔震层位移超过容许值。将隔震结构的周期与临界周期和最大隔震周期比较,就可以得到相应高宽比限值的表达式。     

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。     

橡胶垫隔震支座结构高宽比限值研究

本文对叠层橡胶垫隔震结构的高宽比限值进行了研究,导出了实用的简化计算公式,分析了地震动峰值、场地条件、隔震层刚度、上部结构刚度(反映了上部结构类型)、橡胶垫的布置等因素对隔震结构高宽比限值的影响及其变化规律。给出了不同条件下具有统计意义的隔震结构高宽比限值的定量范围,并提供了提高隔震结构高宽比的有效方法,得出了一些具有实际意义的结论,为工程计算与设计提供了方法和依据。本文结果可供编制有关规范和规程参考。     

某学院楼减隔震方案比选与设计北大核心CSCD

某学校学院楼项目结构高度为23.5m,下部采用混凝土框架结构,上部有一大跨度钢桁架结构横跨在两端教学区结构上。研究了铅芯橡胶支座、铅芯橡胶支座+黏滞阻尼器、摩擦摆支座三种隔震方案,对各方案均进行了相关的隔震支座设计,确定了各方案的支座及阻尼器的力学参数,通过选择合适的摩擦系数,可使摩擦摆支座在保证良好减震效果的同时也能更好地控制罕遇地震下变形,且耐久性较好。分析结果表明:摩擦摆支座方案可以达到铅芯橡胶支座+黏滞阻尼器方案的隔震效果,并且能使结构变形不至于过大。     

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。     

隔震技术的研究与工程应用

回顾了隔震技术的发展与研究现状,阐述了隔震机理与隔震体系的基本特性,以及隔震设计的不同设计水准,最后还介绍了现行隔震技术规程以及在隔震设计与施工过程中应注意的事项.     

组合隔震技术在某高层结构中的应用北大核心CSCD

宿迁海关大楼采用组合隔震技术,隔震层设置在地下室顶板和首层之间,结构主体17层,属于高层隔震建筑。主要阐述了主体结构的设计、隔震元件的选取与布置、隔震层相关构造以及隔震结构的计算分析。结果表明,相比传统抗震结构,采用组合隔震技术能显著降低上部结构的地震作用,上部结构可按降低1度进行常规设计,经济效益显著。     

高层隔震结构提离摇摆耦合理论模型及振动台试验验证

基于受力及变形方程的微分求解给出高层隔震结构考虑支座水平及竖向刚度衰减规律和结构摇摆效应的耦合动力理论模型,并给出摇摆角、压应力及剪应变对隔震层水平及竖向的力学性质影响规律。对高宽比为5及25的隔震结构进行振动台试验研究,试验结果表明大高宽比隔震结构动力特性出现明显振型二阶效应,地震动作用下大高宽比结构隔震层摇摆角响应比小高宽比结构大,在输入地震动峰值06g时两者差值达到5倍以上,且大高宽比结构出现明显的支座受拉现象。对隔震层水平、竖向及摇摆响应的理论计算值和试验实测值进行对比,结果表明理论和试验结果较为一致。进一步分析4种高宽比隔震结构的摇摆角响应,得到摇摆角随高宽比增加而增大的结果。大高宽比隔震结构更易产生摇摆响应,隔震层的摇摆角不可忽视,因此高层结构在隔震设计中应考虑隔震层的摇摆响应和支座受拉的情况。     

高层框架剪力墙隔震结构剪力墙合理刚度研究

针对高层框架剪力墙隔震体系,基于隔震层上部框架剪力墙协同工作原理,建立了高层框架剪力墙基础隔震结构在倒梯形荷载作用下的简化模型,推导了倒梯形荷载作用下结构的最大层间弹性位移角表达式.采用弯剪型三质点模型,进一步推导了三质点模型的质量矩阵和柔度矩阵,利用振型分解反应谱法,根据底部剪力相等原理,得到了以层间位移角为限值约束条件下的剪力墙合理刚度表达式.提出了高层框架剪力墙隔震体系的剪力墙合理刚度交互设计方案.最后以一栋12层的框架剪力墙隔震结构为数值算例,按照剪力墙合理刚度的理论推导和交互设计方案,进行剪力墙合理刚度的计算和设计,通过数据分析验证了本文提出的算法和设计方案是可行的,可以为结构设计提供参考.     

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%。