应用SMA复合橡胶支座的大跨度空间结构隔震研究

目的为了减小地震作用下大跨度空间结构的地震响应,笔者对采用了SMA（形状记忆合金）复合橡胶支座隔震体系的大跨度空间结构的隔震效果进行了研究.方法通过SMA材料的拉伸试验验证了SMA材料的本构模型;设计了基于SMA材料的SMA复合橡胶支座,给出了SMA复合橡胶支座的工作原理和恢复力模型;建立了一大跨度空间结构的有限元计算模型,数值分析了计算模型在地震作用下采用SMA复合橡胶支座隔震体系后的隔震效果.结果计算结果表明：采用SMA复合橡胶支座隔震体系后,大跨空间结构的竖向位移可减小70%,控制杆件内力可减小70%以上.结论表明了SMA复合橡胶支座对大跨度空间结构是一种有效的隔震体系.     

Schwedler型单层网壳结构隔震分析

将Schwedler网壳结构的支座设置成隔震支座,分别采用弹簧支座和弹簧阻尼支座对结构进行了隔震控制。在有控和无控状态下,计算了Schwedler网壳结构的自振频率,初步分析了Schwedler网壳结构的隔震控制机理。在罕遇地震作用下,对网壳结构进行了时程分析,对网壳结构的最大水平位移、隔震支座的最大水平位移、最大支座反力和网壳结构的杆件轴力进行了数值计算。研究结果表明：两种隔震装置均有效地控制了Schwedler网壳结构的支座反力和杆件轴力,弹簧阻尼支座还明显地减少了隔震支座的水平位移和隔震结构的水平位移。隔震方法对于大跨网壳结构的减振是有效的。     

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。     

大型渡槽智能隔震数值模拟

大流量渡槽上部结构质量很大,远大于一般桥梁的上部结构,在地震作用下,惯性力很大.为减轻地震作用,常采用隔震支座.但在地震作用下,隔震支座的位移可能过大,为了控制支座位移,采用磁流变阻尼器来进一步控制,形成所谓智能隔震控制.首先给出了某大型渡槽智能化隔震模型.智能隔震结构由隔震支座和磁流变智能阻尼器构成,然后对地震作用下的某大型渡槽进行时程分析.分析数据表明,智能隔震模型能有效减轻地震作用,同时又不会让渡槽槽身侧向位移太大,保证了槽身和支座的安全.     

高烈度区某高层住宅隔震设计应用与分析

位于9度抗震设防区的西昌市某高层住宅结构,采用传统抗震设计方法抗侧力构件尺寸过大,层间位移难以控制,提出采用隔震橡胶支座的基础隔震形式进行设计和分析。通过Midas-Gen建立该结构三维有限元模型,综合考虑隔震层偏心率、抗风等要求,计算了结构水平向减震系数、隔震支座极限应力和上部结构层间位移角等指标。分析结果表明:通过基础隔震设计,隔震层最大偏心率为0.65%,隔震结构X、Y两个水平方向的基本自振周期分别延长至原结构周期2.55倍和2.74倍;隔震后层剪力减少最大超过65.5%,层倾覆力矩减少超过66.0%,水平向减震系数为0.351;在设防地震和罕遇地震作用下隔震支座位移满足要求,且支座拉应力最大仅为0.91 MPa;在多遇地震作用下,结构隔震前的层间位移角不能满足规范要求,隔震后的最大层间位移角为1/1 306。研究结果表明了位于9度区高层住宅,通过合理的基础隔震设计,可以明显降低上部结构响应,结构设计满足规范要求。     

隔震支座在高层建筑抗震中的应用研究

研究了高层建筑在多遇地震作用下设置隔震支座后的抗震性能。以北方某餐饮大楼为工程案例,采用SAP2000软件建立有限元模型,通过快速非线性分析方法以及动力弹塑性分析,对普通结构和隔震结构的层间位移响应、层间剪力以及倾覆弯矩进行了对比研究。结果表明通过设置隔震支座,该高层建筑的层间位移角都有明显的减小趋势,层间剪力和倾覆弯矩仅为非隔震结构的30%左右,隔震支座显著降低了结构在多遇地震作用下的反应。     

LRB隔震渡槽结构地震响应的简化计算方法

为探究采用铅芯橡胶隔震支座的大型渡槽结构地震响应的简化分析计算方法,本文针对某大型隔震渡槽进行了7度顺槽向地震响应分析.比较了双质点双线性模型、单质点双线性模型、改进后的单质点双线性模型和有限元模型的计算结果.分析了槽墩刚度、阻尼比对计算结果的影响.分析计算表明改进后的单质点双线性模型计算简便并能够满足精度要求,可以运用于实际工程的初步设计中.     

近断层地震激励下的隔震桥梁参数优化

为了解决隔震桥梁的梁体和支座位移在近断层地震激励下易超出容许值的问题,提出了基于混合罚函数理论的隔震支座参数优化方法。以四跨铅芯橡胶支座(LRB)隔震高架连续梁桥为背景,制作了该背景的1∶10缩尺模型桥,开展了模型桥振动台台阵试验。基于混合罚函数理论编制了用于优化LRB屈服力、初始刚度和硬化比的MATLAB程序,并分别对优化前后的模型桥在单条或多条地震激励下的响应进行了仿真和试验分析。结果表明:模型桥在优化前后的响应仿真值与试验值非常接近;多条地震激励下的目标函数值要比单条地震激励下的略大一些;优化后的模型桥在单条和多条地震激励下的梁体和支座位移均在容许值内,且各墩底内力均未明显增大。     

地震作用下Benchmark基础隔震结构支座破坏危险性评价

以Benchmark基础隔震结构为分析对象,用凸集模型模拟隔震结构参数(刚度、质量、支座的屈服力和屈服后刚度等)的不确定性,而用随机模型模拟地震动输入的不确定性,在PEER(太平洋地震工程研究中心)提出的以全概率理论为基础的基于性能的结构抗震评价方法(称为第二代PEBB)的大框架下,提出了计算地震作用下在考虑双不确定性因素时隔震结构支座发生破坏的危险性评价新方法。通过计算对比可知,若不考虑结构参数不确定性将低估隔震支座破坏的危险性;对计算实例中基底最大位移敏感度分析发现,隔震支座的力学参数(支座刚度、摩擦系数等)对基底最大位移影响较大,上部结构质量的影响次之,而上部结构的刚度对其影响不大。此外,该研究内容也为考虑结构参数和输入地震动双不确定性因素的情况下,计算各类结构地震破坏危险性评价提供了一种新的思路和途径。     

隔震建筑结构地震动力响应时程分析

本文以结构动力学基本原理为基础,分析了具有基础隔震结构物在地震反应中的动力性能.文中利用层间剪切模型分别计算基础隔震与基础固定两类建筑物在地震过程中的加速度、位移及层间剪力．计算结果表明,基础隔震能降低上部结构的加速度反应及变形.     

行波激励下圆柱面巨型网格结构的地震响应分析

考虑到大跨空间结构中的空间相关性影响,采用动力时程分析方法研究了一维及多维罕遇地震作用下行波激励对圆柱面巨型网格结构的地震响应影响.首先通过输入水平横波和纵波,考行波激励时结构弹塑性位移和应力大小、应力范围、以及屈服杆件随时间的分布和发展,然后研究了不同维数地震作用下和不同跨度下结构的行波效应,结果表明,行波激励对结构响应的影响与一致激励下有较大差异,且不同地震作用下和不同跨度下的差异有所不同,说明对大跨度空间结构需要考虑不同地震作用下的行波激励影响.     

地震功率谱参数的误差源及其敏感性分析

为分析功率谱模型参数的误差来源及其对多点地震动和大跨桥梁结构反应的敏感性,简要回顾了规范反应谱求解地震动目标频谱参数的两种方法,开发了求解频谱参数的可视化程序TJU.SPSP,并计算出具体参数,指出求解方法不同而导致参数间误差的根本来源;更新了多点地震动模拟程序MEMS_b至新版本,总结了地震动能量与场地类型、功率谱模型之间的关系.研究结果验证了直接法和积分法对幅值及主频带宽影响的不容忽视性,强调了功率谱模型中描述低频分量参数的重要性且不应忽略,澄清了功率谱模型中阻尼比及二层过滤阻尼比的物理和数学意义,并以实际桥梁工程为例从结构地震反应角度验证了理论分析的正确性.     

多点地震下大跨展览馆动力弹塑性分析

为研究大跨空间展览馆在多点地震激励下的弹塑性反应和抗震性能,利用SAP2000软件建立结构的有限元模型,采用TJU.SAP2ABAQUS接口程序转化为相应的ABAQUS模型,经模态分析验证了转化前后模型的一致性.分别考虑单向和三向地震输入,对该结构进行了地震一致和多点激励下的动力弹塑性分析.结果表明:单向多点地震激励下,柱底内力、剪力墙应力以及结构顶部位移均较一致激励时增大;三向多点激励下,结构柱底内力和剪力墙的应力较单向多点激励时有增有减,结构顶部位移增大;多点激励对结构两侧柱底内力的影响显著,对中部柱底内力的影响较小.     

考虑参数—激励复合随机的渡槽结构非线性地震响应与抗震可靠性分析

地震灾害对渡槽结构的破坏受多种因素的影响和制约,混凝土力学参数的随机性和地震激励的随机性为两种较为重要的影响因素,会对渡槽结构的破坏模式产生显著影响。进行混凝土力学参数和地震激励两种随机性耦合作用下的渡槽结构随机动力响应分析,以某大型渡槽结构为例,提出考虑参数—激励复合随机的渡槽结构抗震可靠性分析方法。基于概率密度演化理论,该方法阐明了渡槽结构在复合随机作用下可靠性分析的基本原理和应用途径。与单一地震随机作用的比较研究发现,复合随机作用下渡槽结构的位移响应明显加剧,且位移响应产生的残余变形和位移的变异性较大;随着阈值的减小,渡槽结构在复合随机作用下的可靠度与单一随机地震作用下的可靠度之间的差距呈不断增大趋势,且渡槽结构在两种工况下的可靠度均不断减小。     

钢筋混凝土压弯构件低周疲劳损伤的抗力衰减试验研究

通过钢筋混凝土压弯构件的低周疲劳损伤试验,应用损伤力学理论建立构件强度退化计算模型;根据本文有国内已有的压弯构件试验数据统计分析,得到了钢筋混凝土压弯构件循环位移与卸载至零时残余变形的回归公式;给出了强度退化公式中的参数计算方法;在此基础上,计算钢筋混凝土框架地震损伤后的层间剩余强度,为地震后损伤结构修复及抗震能力评定提供理论基础。     

一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型

在结构的抗震设计、未来震害预测、震后经济损失评估等过程中,一个重要的任务就是选择合理的反应量建立结构损伤评估模型,以定量计算出结构在地震过程中的损伤指标.在分析现有的损伤参数以及几种双参数地震破坏准则的基础上,结合损伤力学的基本原理,提出了一种新型的混凝土结构双参数地震损伤模型,并根据已有的实验结果确定了模型参数.     

Practical seismic analysis of large underground structures: Theory and application

Due to the conceptual clarity and calculational simplicity, practical methods for seismic analysis have been widely used in seismic design and calculation of underground structures. All of the commonly adopted practical methods assume that the earthquake inertia force of the analysis model equals that of free-field. However, this assumption neglects the influence of underground structures on their surrounding soil layers, and may lead to significant errors in both conceptual and computational terms when the size of a structure increases. This article focuses on the practical seismic analysis of large underground structures.Theoretical derivation is demonstrated on the basis of the establishment of mechanical models of the soil-structure system and free-field, and consequently, the quantitative relation between the seismic acceleration response of the soil-structure system and that of free-field is obtained. This relation can be used to revise the earthquake inertia force applied to the analysis model so that the calculation accuracy is effectively improved. By doing so, a revised pushover analysis method, which combines the traditional pushover analysis and theoretical derivation, is proposed in order to be appropriate to seismic analysis of large underground structures. Moreover, an example of application of the proposed method is given, in which a selected large underground structure is analyzed. The results show that this revised method has higher efficiency than the traditional method thanks to the revision of the earthquake inertia force.     

基础隔震与TMD混合控制系统减震效果分析

对基础隔震结构附加TMD组成的混合控制系统的抗震性能进行研究。计算了不同地震波作用,不同参数组合下的结构响应,对不同工况下的隔震层位移和加速度峰值进行了比较,分析了系统参数对减震效果的影响。研究结果表明,附加TMD可以减小隔震结构的地震响应,但不同地震波作用下减震效果不够稳定。增大TMD质量比可以提高减震效率,TMD阻尼比对减震效果影响较小。     

底层大开间框剪封底砌块组合墙房屋抗震性能分析

目的应用振型分解反应谱法及弹塑性动力时程分析方法评价底层大开间框剪封底砌块组合墙房屋的抗震性能以及在地震区的应用可能性.方法以试设计的七度区6层房屋为例,采用分离化处理各抗侧单元的简化串并联动力分析模型,应用基于规范的振型分解反应谱法和以地震动记录作为输入的弹塑性动力时程分析方法进行结构的抗震计算,分析结构的薄弱楼层和变形集中问题,在概率统计的基础上分析结构的抗震性能,失效概率和可靠指标.结果过渡楼层为相对薄弱的楼层,强震下未见明显薄弱的楼层和变形集中问题,房屋结构具备良好的抗震性能和合适的抗震可靠指标.结论在七度区建造该类6层房屋是可行的.     

空间填充墙 RC 框架结构的静力弹塑性分析

现行规范对填充墙框架结构体系抗震设计方法存在不足之处.针对砌体填充墙框架结构水平地震作用下的受力特点,结合填充墙的破坏特征,建立墙框协同作用简化分析的空间等效斜撑力学模型,在保持框架结构质量分布基本不变的情况下,分别对两类填充墙竖向均匀、不均匀布置的带楼板框架结构和无填充墙仅带楼板框架结构进行不同加载模式下的静力弹塑性分析,研究结构的基底剪力-顶点位移关系曲线、不同地震水平作用下结构层间位移角以及塑性铰的发展情况,并对填充墙框架结构规范提供的设计方法进行安全评估.研究结果可为框架结构的抗震设计、评估及加固提供参考.