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。     

基础隔震结构隔震层水平性能设计研究

对于基础隔震结构,隔震层的水平刚度和阻尼比是其减震效率的关键因素。以成都博物馆为工程实例,以试验得到橡胶隔震支座的力学性能参数为基础,建立隔震与非隔震结构有限元计算模型。在多遇地震作用工况下和罕遇地震作用工况下,隔震层水平刚度在0.25～2.0倍实际工程隔震层水平刚度范围内,阻尼比在5%～30%范围内,对比分析结构层加速度、总剪力及总倾覆力矩的减震效率变化趋势,以及减震效率与隔震层水平刚度和阻尼比之间的对应关系。基于对比分析结果,对采用叠层橡胶支座的基础隔震结构,提出了不同隔震目标下隔震层水平刚度和阻尼比的建议取值范围。     

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.     

某幼儿园基础隔震结构设计分析

对厦门某一幼儿园教学楼进行基础隔震设计,分析结构在设防烈度下地震作用的结构反应。通过有限元软件分析和对比抗震结构和隔震结构两者的周期,层间剪力和层间位移。结果表明,隔震结构的周期延长;减震系数小于0.4;层间位移集中在隔震支座,上部结构的层间位移明显减小,减震效果明显。证明隔震设计提高了结构安全性。     

滑移隔震系统隔震层质量对隔震效果的影响研究

介绍了平面滑移隔震系统的计算模型,从能量的角度引出了隔震率的概念,以期通过对隔震率这一参数的研究来分析隔震层滑块的质量对滑移隔震系统隔震效率的影响关系.研究表明,隔震层滑块的质量对滑移隔震系统的隔震效果有着较大的影响,且其影响的程度和方式会随着外部激励的不同而不同.     

新建减震结构优化设计方法

基于隔震理论提出减震结构优化设计方法,对某8度区11层框架结构进行了减震设计,通过附加粘滞阻尼器达到设防目标,根据振型分析调整隔震层层高,使安装阻尼器楼层位置降低至底部2层;将选取的7组加速度时程曲线分为4种工况,采用ETABS对减震结构进行了多遇地震作用下的时程分析,比较了各工况下阻尼器耗能总量和最大层间位移角。研究结果表明:将主体结构与减震装置看作有机整体对减震结构进行设计可取得较好的减震效果;将隔震层主体结构抗侧刚度作为减震装置设计参数,使隔震层基本周期与场地特征周期相等可取得最佳减震效果。     

框架结构隔震层位置变化对减震效果的影响分析

为了研究隔震层位置变化对减震效果的影响,本文针对咸阳市某框架结构教学楼建筑,在SAP2000有限元分析软件中分别建立传统抗震结构、基础隔震结构、层间隔震结构、顶部隔震结构模型,进行仿真模拟分析,对比其加速度、层间剪力、层间位移的变化规律。结果表明,随着隔震层位置向上移动减震率逐步减小。     

竖向不规则性对隔震结构的影响

结构竖向不规则性对抗震不利,但目前对这类结构采取隔震措施后的减震效果、薄弱层等问题尚无研究。本文将竖向不规则隔震结构分为质量分布不规则和刚度分布不规则两类。在小震下用弹性时程分析,讨论了层质量、层刚度变化对隔震结构的层剪力分布模式和减震系数等参数的影响。在大震下通过弹塑性时程分析,研究了竖向不规则隔震结构的薄弱层情况。结果发现:竖向不规则结构采取隔震措施后,层剪力分布比不隔震时要均匀,弹塑性层间位移角也会明显减小,说明用隔震可改善竖向不规则结构的抗震性能。但质量、刚度分布的不规则程度和刚度突变层位置都会影响隔震结构的减震效果,且第1层、质量或刚度突变层及相邻层会出现较大的层剪力比或可能成为薄弱层,设计时应适当予以加强。     

铅芯橡胶支座参数对隔震储罐地震响应的影响

利用Bouc-Wen模型模拟铅芯橡胶支座的力-变形非线性行为,研究了两种高径比铅芯橡胶支座(LRB)隔震储罐的地震动力响应特征,系统探讨铅芯橡胶支座动力参数对隔震储罐地震反应的影响规律.研究表明:基底设置铅芯橡胶支座后,储罐有良好的减震效果,减震效果评价指标基底剪力、支座位移、晃动波高都得到有效控制.隔震频率是影响LRB隔震储罐减震性能的主要参数,屈服强度参数、支座阻尼比影响次之.增大支座屈服强度可增加有效隔震频率范围,降低支座位移,但不一定能起到降低波高作用.高隔震频率、无阻尼比工况时,储罐地震响应远超过未隔震时响应;增大阻尼比可同时降低支座位移和晃动波高.在高隔震频率下,存在最优屈服强度和阻尼比,使得基底剪力最小.为使隔震支座发挥最大减震作用,应根据储罐不同高径比特点来优化配置铅芯橡胶支座参数.     

基于两质点模型的层间隔震体系参数分析

通过建立层间隔震结构的两质点分析模型,考察了上、下部结构的质量比、频率比等参数对体系动力特性及地震反应的影响,探讨参数变化对隔震系统减震效果的影响规律。研究分析表明:随着隔震层位置的下移,结构一阶模态质量参与系数逐渐变大,体系减震机理由调谐质量阻尼器逐渐过渡为基础隔震;对上、下部结构响应的控制,存在最优频率比。最后通过对一个两质点结构的时程分析,验证了上述理论分析的正确性。     

隔震支座沿曲面布置的隔震结构动力响应及振动台试验研究

针对超设计基准地震作用下隔震层存在过大变形、影响结构安全等问题,基于已提出的一种隔震支座沿曲面布置的隔震结构,通过变形和受力分析建立了简化双自由度动力模型,得到了系统关键动力参数,即公转频率、自转频率及单摆频率等的计算式.进一步给出了结构响应传递函数,明确了结构高宽比、曲面角度、隔震层阻尼比对结构响应的影响规律,并基于...     

基于多性能指标的轻木-混凝土混合结构层间隔震

鉴于上木下混结构在地震作用下具有明显的鞭梢效应,为了减轻震害并传承斗拱的构造特征,提出了一种新型木制隔震装置,将其应用于上木下混结构,形成层间隔震体系。通过该隔震装置的静载及拟静力试验,确定其性能参数及耗能能力; 将木制隔震装置应用于上木下混结构进行层间隔震,并采用多质点动力模型进行地震响应分析,验证其隔震效果; 基于上部结构相对侧移、底部结构加速度及底部剪重比3个性能指标,建立三质点模型,并进行参数优化设计,确定木制隔震层的关键参数区间。结果表明:该隔震装置具有足够的竖向承载力和耗能能力,应用于上木下混结构具有潜在的工程应用价值; 该装置应用于木混结构中,在多遇地震作用下,减震效果不明显; 在罕遇地震作用下,隔震支座产生了充分的滑移,并进入二次变形阶段,滞回曲线饱满,耗能充分; 基于多性能指标的参数优化设计可有效控制上下部结构的地震反应,当隔震层最优频率比在0.2～0.4区间,最优阻尼比根据频率比的不同在0.15～0.4之间确定,可以达到良好的隔震效果。     

基础隔震体系的阻尼分析和优化

本文作者给出了抗震结构基础隔震体系设计的一种新的实用简化模型,用这个模型,可获得基础和上部结构响应与各类参数之间的关系。这些参数包括上部结构固有频率,隔震垫的刚度和阻尼,及地震卓越周期等等,进而获得了全频域内的最佳阻尼表达式,算例说明,本文方法可靠、精确、实用、简易、能够用于基础隔震体系的工程设计中。     

基于准零刚度特性的结构竖向隔振系统研究

基于准零刚度的原理,提出将并联碟形弹簧和线性压缩弹簧的准零刚度系统用于建筑结构竖向隔振。基于系统的位移-回复力关系,建立了隔振系统竖向运动控制方程,采用谐波平衡法求解了系统的幅频响应和传递率。通过数值仿真对理论推导进行了验证,并根据传递率的变参数分析结果,探讨了系统不同激励幅值引起的频率偏移,以及不同阻尼比对传递率曲线的影响。由准零刚度系统和等效线性系统的传递率曲线对比,证明了与等效线性隔振系统相比,准零刚度系统具有更低的隔振起始频率和更小的传递率优势。通过OpenSees软件的二次开发,实现了准零刚度系统的数值本构模型。基于数值本构模型开发,对采用准零刚度系统的竖向基础隔振结构进行了地震和地铁振动输入下的响应时程计算,验证了准零刚度系统的竖向隔振效果。     

地震波参数对基础隔震体系的减震效果影响#br# 研究与试验验证

为研究地震波参数对基础隔震体系的动力响应和减震效果影响,选取集集地震中16条地震波作为输入,采用单自由度体系对基础隔震体系进行数值分析,主要分析地震波参数中卓越周期、平均周期、地震动峰值速度与峰值加速度之比和断层距及地震波幅值对其动力响应和减震效果的影响,并进行振动台试验验证。结果表明：地震波参数中卓越周期、平均周期、断层距和地震动峰值速度与峰值加速度之比及地震波幅值对其动力响应和减震效果的影响明显,均具有较强的相关性。同幅值下地震动峰值速度与峰值加速度之比对其减震效果的影响最显著,可以作为评价基础隔震体系的减震效果的主要指标。远场地震波和普通近场地震波下随地震波幅值的增大减震率增大,达到一定的数值后减震率基本稳定,减震效果较好;脉冲型近场地震波作用下其减震效果最差;试验分析结果与数值分析结果基本一致,表明分析结果的合理性和可靠性。     

水平-竖向复合隔震装置的性能试验研究

提出了一种水平-竖向复合隔震装置,设计了试验模型,通过力学性能试验检验试验模型的刚度和阻尼性能,验证了设计理论,并且分析了复合隔震装置在不同加载频率、预压平衡位置和振幅时的刚度和阻尼性能,碟形弹簧竖向减震装置和铅芯橡胶垫的性能对复合隔震装置性能的影响。结果证明,此复合隔震装置具有合适的水平和竖向的刚度和阻尼,性能稳定,是一种较好的隔震装置。     

磁流变弹性体建筑结构隔震技术探析

传统基础隔震系统性能参数固定,不能根据外部振动和载荷变化做出相应调整,在现代建筑隔震领域具有极大的局限性。磁流变弹性体(MRE)因其优异的磁控特性受到大家的广泛关注,利用MRE制作新型智能隔震支座是未来建筑隔震的重要方向。该文对目前MRE在建筑抗震中的应用进行了总结,已有的研究结果表明,MRE隔震支座较传统基础隔震器件在建筑隔震中拥有更好的隔震效果,其在建筑隔震领域拥有广阔的前景。     

平西府车辆段与综合基地(运用库)高位隔震设计分析

基于高位隔震结构的动力特性及影响高位隔震结构隔震效果的主要参数——频率比、质量比,介绍了地震波的选取及输入方式和高位隔震结构隔震层、隔震层以上结构、隔震层以下结构的抗震性能目标,以及振型分解反应谱法中隔震支座等效刚度的计算方法。采用ETABS软件对高位隔震结构进行计算分析,采用ETABS中Link单元模拟隔震支座,进行了非线性时程法及振型分解反应谱法分析,同时采用了PKPM等效剪切刚度的计算方法。经过分析,高位隔震结构隔震层以上结构可按降低一度进行设计,隔震层、隔震层以下结构能够达到预期抗震设防目标,并验证了PKPM简化计算方法的可行性。     

Effect of two horizontal components of earthquake on nonlinear response of torsionally coupled base isolated structures

Torsion in base‐isolated structures using bilinear rubber isolators effected by two horizontal components of earthquake simultaneously is investigated under various principal parameters including number of storeys; ratio of uncoupled torsional frequency to lateral frequency in the superstructure; ratio of uncoupled torsional frequency to lateral frequency in the isolation system; mass eccentricity in the superstructure and isolation system; and, in addition, the direction of eccentricity. Structure was supposed a shear structure and it was modeled by using concentrated mass and springs. Isolators are modelled by using nonlinear springs considering the interaction of isolator behaviour in two directions. The effect of variation in considered parameters on the behaviour of the superstructure and isolation system is investigated under seven ground motions. It is demonstrated that the parameters affect asymmetric structure behaviour with respect to symmetric one. The results of our investigations help us to understand the asymmetric structure behaviour under bidirectional earthquake by comparing it with a symmetric one. These results demonstrate that asymmetry in the superstructure or isolation system could have a significant effect on the torsional behaviour of isolated structures. In addition, the results show that the use of rigid superstructures and calculation of dynamic torsion by multiplying eccentricity by the dynamic base shear are unacceptable assumptions. Torsional effect on the isolated structural behaviour is amplified by considering two horizontal components of earthquake and comparing them with just one horizontal component. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.