增层隔震技术在既有建筑结构加固中的应用

对层间隔震技术在既有建筑结构抗震加层加固中的应用进行了探讨.采用在双线性模型模拟隔震支座,通过参数化研究得到了隔震支座优化参数.对某工程加层后与未加层的地震响应进行了比较,结果表明,不同地震波作用下隔震支座的优化参数基本一致,增层隔震技术类似于TMD系统,但因子结构质量较大,能够起到更好的耗能减震效果,可有效削弱原结构的水平地震响应.     

底部2层框架砌体加层改造房屋层间隔震加固分析

尝试将隔震支座搁置在底层框架柱和2层框架柱的顶部来加固加层的底部2层框架砌体房屋.对一栋加层的底部2层框架砌体房屋,根据程序特点和研究问题的本质,在ANSYS中建立了无隔震支座、隔震支座位于底层框架柱顶和隔震支座位于2层框架柱顶三种结构.进行了三类结构的动力特性分析.也对三类结构进行动力时程分析.得出三类结构的自振周期和振型.得出在地震作用下三类结构各部分的位移幅值和加速度幅值.算例表明,层间隔震结构可以降低地震反应.因此将隔震支座搁置在底层框架柱和2层框架柱的顶部是可行的.     

变曲率摩擦摆隔震支座理论分析与数值模拟

介绍了变曲率摩擦摆隔震支座的基本构成,从力学平衡原理出发对变频式摩擦摆隔震支座和锥形摩擦摆隔震支座两类变曲率摩擦摆隔震支座进行理论分析,推导出变曲率摩擦摆隔震支座的刚度,探讨了支座的自回复特性,得出支座最大残余位移的计算公式。采用ABAQUS软件对2类变曲率摩擦摆隔震支座进行实体单元建模,模拟了低周反复荷载作用下的滞回特性与回复特性,并与（球面）摩擦摆隔震支座进行对比分析。研究结果表明：1）理论分析和数值模拟结果吻合较好;2）变曲率摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能,且与初始刚度相同的（球面）摩擦摆隔震支座相比,其等效粘滞阻尼比和耗能系数更大,具有更强的耗能能力;3）变曲率摩擦摆隔震支座的刚度由曲率半径,即曲面函数决定,经合理设计可使得其刚度随着位移增大呈现逐渐减小的趋势,从而使其自振周期随着位移增大而逐渐增大,可较好的解决隔震结构的低频共振问题;4）与（球面）摩擦摆隔震支座相比,该支座刚度软化的机制可使传递给上部结构的剪力减小;5）该支座的最大应力出现在支座位于设计位移时刻,且一般位于滑块或支座板球铰面边缘;6）该支座的最大残余位移由摩擦系数和曲面函数各参数共同决定,可通过理论分析和数值模拟进行合理的参数化设计将其控制在工程可接受的范围内。     

高性能低造价隔震支座力学性能简化计算方法

提出一种适用于经济欠发达地区的高性能低造价隔震支座,该支座采用工程塑料板代替传统橡胶隔震支座中的钢板制成,传统隔震支座的理论公式不再适用,必须通过柔性加劲层隔震支座理论求解,其解析表达式运算复杂,不便于工程应用。作者提出一种简化计算方法用于计算该型隔震支座在压缩和纯弯曲状态下的强度、刚度与应力值。引入加权残值法,求解基于柔性加劲层隔震支座理论的橡胶层应力的平衡方程。根据精度要求,通过试算选取合适的试函数,求解高性能低造价隔震支座在压缩和纯弯曲状态下橡胶层应力的简化解,进一步推导出隔震支座的应力分布、压缩刚度、弯曲刚度以及极限压缩应力的简化公式。引入隔震支座特征参数,通过参数分析发现简化公式的误差随着隔震支座长宽比和特征参数的增加而增加,进而给出简化公式的适用范围。最后选取不同长宽比和特征参数的四组典型的高性能低造价隔震支座试件进行系统的力学性能试验。结果表明对于常用的方形和条形隔震支座,简化公式求解竖向刚度的误差总体上与解析公式相近,验证了简化公式的准确性与简化计算方法的合理性。该方法可推广至采用任意几何形状和其他加劲材料的隔震支座力学性能的简化计算,有利于高性能低造价隔震技术在经济欠发达地区的推广应用。     

改进型橡胶隔震支座力学性能研究

隔震结构设计的关键环节在于隔震层中隔震支座的设计.在实际隔震设计中，隔震支座水平刚度越小，对应隔震效果越突出，与此同时，隔震支座还要满足罕遇地震下足够的变形要求以防止其超限破坏，因此，设计中对于隔震支座的刚度需求存在一定的矛盾.本文以多级设防为目标，在普通橡胶支座的基础上设计出改进型隔震支座，通过数值模拟分析，研究该支座的力学性能、耗能能力，最终建立简化恢复力模型.研究结果表明：改进型隔震支座在不同工况下能表现出变刚度特性，通过合理设计可以有效地解决传统橡胶支座存在的矛盾问题.     

基础隔震建筑变刚度保护装置

为了防止橡胶支座在低频激励下失稳破坏,按照多质点结构分析模型推导了不附加、右侧、左侧附加弹簧的运动方程及偏置方程,编制了相应的分析程序．通过在隔震层增设变刚度隔震保护装置作为第2道防线, 进行了5层框架的变刚度隔震保护模拟地震振动台试验．理论分析和试验结果表明,变刚度隔震保护装置能有效改变结构动力特性,减小隔震层的变形,使之限制在允许的范围内,从而防止了橡胶垫失稳破坏,同时还能使上部结构的层间剪力不明显增大．     

高层组合隔震结构随机地震响应及优化分析

利用虚拟激励法分析了高层组合隔震体系在平稳随机地震激励下的随机响应。隔震层由叠层橡胶支座、摩擦滑移支座及粘滞阻尼器组成。采用等效线性化处理,建立非线性阻尼多自由度线性模型,采用了能较好模拟长周期地面运动的加速度功率谱密度函数。分别建立隔震层位移和上部结构层间位移的极限状态方程,采用一次二阶矩方法计算结构各层间位移的失效概率,并根据串联系统的可靠度界限理论计算隔震结构的体系可靠度。以江苏省高烈度区宿迁市某25层的高层组合隔震结构为例,通过随机地震响应分析,得到结构隔震层和上部结构位移峰值响应的统计量以及各楼层的失效概率和结构体系可靠度,结果表明高层结构采用组合隔震技术后,体系的动力可靠度较不隔震时有明显提高。     

K8型单层球面网壳支座减震

为了对跨度为60 m的K8型单层球面网壳进行了减震分析,分别将结构的支座设置成弹性支座和弹性阻尼支座,对结构进行减震控制.结合对结构在有控和无控状态下自振特性的分析,阐述了单层球面网壳结构的减震控制原理.在常遇地震作用下,得到网壳结构的最大水平位移、减震支座的最大水平位移、最大支座反力和最大杆件内力.通过改变支座的刚度和阻尼系数,对两种减震方案的减震效果进行比较.研究结果表明:两种减震装置均有效地控制了K8型单层球面网壳结构的支座反力,弹性阻尼支座还可以明显地降低减震支座的水平位移.     

不等高桥墩铁路减隔震桥梁钢阻尼支座地震易损性

以设置E型钢阻尼装置的不等高桥墩高速铁路减隔震简支梁桥为对象,建立考虑轨道约束的全桥非线性有限元分析模型,并进行100条地震动作用下的非线性时程分析.从基于性能要求的抗震设计思想出发,采用位移和能量双重破坏准则,提出同时考虑最大变形效应和累积损伤效应两方面效应的钢阻尼支座损伤指标,采用可靠度概率分析方法形成钢阻尼支座在不同损伤状态下的易损性曲线.结果表明,地震作用下不同支座在各损伤状态下的易损性差异明显,对于桥墩高度差异较大的铁路减隔震桥梁,宜根据桥墩刚度的不同进行减隔震设计,对刚度较小的高、中墩处的钢阻尼支座,设计时应留有必要的安全储备.     

负刚度线性滞回阻尼减震效果分析与应用研究

为解决消能减震技术需在多个楼层布置耗能装置才能获得理想减震效果的问题,提出一种具有负刚度特征的线性滞回阻尼模型,将其布置于结构底层,通过负刚度的贡献形成力学上的隔震层,减轻地震作用;通过能量消耗机制控制等效隔震层位移.基于单自由度体系的平稳随机响应分析与地震时程响应分析,验证了负刚度线性滞回阻尼可以减小结构加速度和位移响应;对某实际火电厂结构进行减震分析,证明负刚度线性滞回阻尼可以延长结构周期、提高结构阻尼比,对结构的地震响应起到显著的控制效果.     

基于增量动力分析的隧洞结构抗震性能评估

近年来随着地震灾害的频繁发生,强震区的地下结构屡屡遭受破坏。长大隧洞作为中国实施西部大开发战略的重要基础工程,其抗震安全问题尤为突出。通过引入增量动力分析（IDA）,结合地震易损性分析方法,提出基于损伤系数指标的隧洞结构抗震性能评估方法。该方法以震后衬砌结构特征部位的损伤系数为性能参数,以地震峰值加速度为强度参数,并建议了适用于隧洞结构抗震安全评价的5级震害划分标准和4级抗震性能水平。针对某隧道工程实例,通过大量非线性动力时程计算,得到了各抗震性能水平下衬砌结构特征部位的地震易损性曲线,进而分析了不同抗震设防水准下衬砌结构发生破坏的概率。结果表明：在8度多遇地震作用下,衬砌结构基本无破坏;在8度设防地震作用下,拱腰处于基本完好状态的概率为87.6%,处于轻微破坏状态的概率为10.72%;在8度罕遇地震作用下,拱腰处于轻微破坏状态的概率为68.7%,处于中等破坏状态的概率为20.8%。在横向和竖向地震动输入下,衬砌结构特征部位的抗震性能由小到大依次为拱腰、拱肩、拱脚、顶拱和仰拱,拱腰、拱肩和拱脚为抗震设计的薄弱部位。该方法较好地考虑了地震动的随机性,可为隧洞结构抗震安全评价提供一种有效思路,研究成果也能为隧洞结构的抗震减震设计提供参考。     

建筑结构隔震现状的探讨

隔震是地震发生时避免建筑物破坏倒塌的措施之一，隔震可分为地基隔震，基础隔震和上部结构隔震三种类型，而基础隔震是比较有前景的发展方向。     

云南某中心大楼基础隔震设计研究

云南某防灾中心大楼位于8度抗震设防区,主体结构为钢筋混凝土框架结构．该工程采用基础混合隔震技术设计,在桩基顶面与上部结构之间设置架空层用作安置设备管道及隔震层．隔震层由纯天然橡胶隔震支座和铅芯橡胶支座组成．对主体结构基础隔震采用非线性时程分析以及能量分析法进行了详细分析,结果表明：各类抗震器充分发挥了其设计性能,上部结构的地震响应明显降低．     

新《建筑抗震设计规范》分析

通过对新版《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)的学习和使用，结合实际工程中的若干体会，对规范中建筑结构的抗震设计基本要求、地震作用计算、结构抗震验算、钢筋混凝土结构和砌体结构抗震延性设计等主要内容以及部分新增加的内容作了分析，对新旧规范的主要区别进行了阐述，以供工程和设计人员熟悉和掌握新规范内容时参考。     

隔震结构设计及应用分析

介绍了夹层橡胶隔震垫的特性,另外就一隔震结构设计,详细叙述了其隔震布置的确定、隔震模型的建立及荷载分析与简化,进而进行了隔震设计与计算;根据《建筑抗震设计规范》,对该结构进行了中震水平下的动力时程分析,与传统抗震结构做了全面的比较,结果表明:在地震区,隔震结构与传统抗震结构相比,具有很大的优越性。     

高层钢-混凝土混合结构抗震性能分析

目的研究结构的最大位移限值、阻尼比、地震波的输入方向等因素对高层钢-混凝土混合结构抗震性能的影响．方法利用同济大学MTS多高层钢结构设计系统，根据钢-混凝土混合结构抗震概念设计原理建立计算机模型，采用时程分析法进行地震反应分析，计算输入两种地震波时结构最大楼层位移、最大层间位移角沿楼高的分布曲线．结果得到了该建筑物的自振特性，表明结构的最大位移限值、阻尼比、地震波的输入方向等因素对结构的抗震性能均有较大影响．结论笔者的方法分析了对高层钢框架-内混凝土核心筒混合结构体系抗震性能有影响的因素，结构的最大位移限值、阻尼比、地震波的输入方向等因素对高层钢-混凝土混合结构的抗震性能均有较大影响．可以通过设置阻尼器来有效地减小建筑物的地震反应．可为工程实用计算提供可靠的理论依据．     

博物馆结构隔震前后楼层反应谱及设计谱

为得到博物馆隔震前后的楼层反应谱及设计谱以进行附属结构的防震设计,首先建立了非隔震、隔震两种博物馆结构有限元模型,并通过环境振动测试验证模型的准确性.然后选取了7条罕遇地震波进行时程分析,通过加速度峰值、频谱两参数进行隔震前后的楼层波及其与地震波的差异分析.进而将楼层波作为输入,通过MATLAB程序计算非隔震、隔震结构对应的楼层加速度反应谱,并根据地震抗震设计谱理论拟合用于附属结构设计的楼层设计谱.研究结果表明:有限元模型的动力特性与振动实测结果吻合较好;隔震后楼层加速度峰值较非隔震峰值降低约75%,楼层波卓越频率均与两种结构对应的自振频率相吻合,结构起主控作用;楼层反应谱是地震波与主结构共同作用的结果,反映二者的特性;最后得到了加速度标准化设计谱曲线及数学表达,隔震前、后设计谱划分区段不同,非隔震楼层设计谱有1个平台段,隔震楼层设计谱有2个平台段,设计谱研究成果可用于不同结构内部展陈等附属结构的防震设计.     

轻钢结构住宅支撑体系抗震性能研究

目的为了分析轻钢结构支撑体系对结构在不同地震烈度和场地土条件下的抗震性能影响，并通过布置不同形式的支撑以提高结构的抗侧移刚度．方法利用同济大学MTS多高层设计软件，采用楼盘平面布置中的一个单元，建立H型钢框架支撑体系模型，计算出结构的最大层间位移和上部结构的平均用钢量．结果在7度第1、2、3、4类场地土条件及8度1、2类场地土下适合布置柱间中心支撑以提高结构的抗侧移刚度控制结构的侧向变形；8度3、4类场地土条件下不适合布置中心支撑宜采用偏心结构支撑以提高结构的耗能吸能能力．结论在多层住宅应布置支撑以提高结构的抗侧移刚度，并当横梁刚度不大时支撑采用十字交叉支撑，当刚度很大时,宜采用人字型支撑．     

砖墙-钢筋砼剪力墙组合结构的抗震性能分析

砖墙-钢筋混凝土剪力墙组合结构是从砌体结构的基础上发展起来的一种新结构体系,该种结构在砼墙配置合理的情况下具有良好的抗震性能,在设防烈度为8度地区建造这种结构的房屋是可行的.     

用拆除墙段建造的砖砌体结构地震易损性分析

用拆除墙段建造新砌体结构在实现拆除墙段再利用的同时,推进了砌体结构工业化拆除及建造的进一步发展。为研究用拆除墙段建造的砖砌体结构的抗震能力,分析了用拆除墙段建造的砖砌体结构与普通砖砌体结构的异同,以构造柱间距、结构层数和砌体强度为基本参数,选取地震峰值加速度作为地震动强度指标,最大层间位移角作为结构损伤指标,选取了20条地震动记录对砖砌体结构模型进行了增量动力分析。基于所建立的砖砌体结构地震易损性曲线和地震破坏矩阵,发现较相同条件下的常规砖砌体结构,用拆除墙段建造的砖砌体结构的抗震性能得到明显改善,这主要是拆除墙段间连接所用的构造柱相对较密导致的;结构层数和砌体强度直接影响着结构的抗震能力,建议拆除墙段再利用时,结构总层数和总高度不宜超过GB 50011的规定,并合理评定拆除墙段的力学性能及完好性,同时保证使用拆除墙段建造的砌体结构的抗震措施不低于相应抗震设防烈度要求下的新建砌体结构。