橡胶垫基础隔震结构考虑竖向地震作用高宽比限制研究

采用多质点层间剪切型分析模型 ,建立了橡胶垫基础隔震结构在水平与竖向地震联合作用下的运动微分方程 ,并推导了隔震结构高宽比限值的简化计算公式。在考虑了场地条件、地震烈度等影响因素下 ,分析了竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值的影响规律。研究表明 ,在硬土场地上 ,竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值有较大影响 ,并随着地震烈度、竖向加速度峰值的增大而增大。建在高烈度设防区较硬土场地上的基础隔震结构 ,其高宽比的确定应考虑竖向地震作用的影响     

基于结构设计的基础隔震结构高宽比限值的研究

本文研究了橡胶支座基础隔震结构的高宽比限值。研究基于保证隔震结构在强震中不倾覆的两个充分条件,一个是橡胶隔震支座不能产生拉应力,另一个是隔震支座压应力不超过容许值。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,还考虑了竖向地震作用和荷载的最不利组合。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。最后,按照简单、安全的原则,将各种工况下的高宽比限值进行了归并,给出了高宽比限值的设计建议值。同时,还按设计规范提供的结构周期计算公式计算了隔震结构的高度限值。     

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。     

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。     

隔震结构高宽比及支座竖向力分析

采用基于一阶振型的简化设计方法,推导出竖向地震、水平地震、重力荷载下支座竖向力计算公式,得出边支座拉应力和压应力的控制荷载组合,并讨论了支座竖向力、结构周期、场地类别、设防烈度、支座布置对隔震结构高宽比限值的影响。结果表明：(1)减少宽度方向的支座排数,可以降低罕遇地震下隔震结构支座拉应力;(2)重力荷载下支座压应力小于某界限点压应力时,高宽比限值由罕遇地震下拉应力控制;大于界限点压应力时,高宽比限值由罕遇地震下压应力控制,该界限点与特征周期以及上部结构特性相关;(3)隔震结构周期变长,高宽比限值会相应提高,合理选择隔震层刚度,可以将隔震技术用于高宽比较大的建筑。     

考虑隔震支座竖向变形对基础隔震剪力墙结构的抗侧刚度影响研究

与普通抗震结构不同,由于隔震支座会发生竖向变形,基础隔震结构在地震作用下将会发生一定的刚体转动,进而影响上部结构的侧向刚度,而这种刚体转动在剪力墙结构中表现得尤为明显。采用ABAQUS有限元分析软件对基础隔震双肢剪力墙结构进行了非线性有限元数值模拟计算,建立30个有限元模型,通过改变隔震支座拉压刚度比值、墙体轴压比、高宽比,对比分析了隔震支座竖向变形引起的隔震层转动对双肢剪力墙隔震结构抗震性能的影响。结果表明:增大隔震支座拉压刚度比与轴压比、减小剪力墙高宽比可以减小隔震支座竖向变形引起的上部结构转动;由于上部结构转动的影响,隔震上部结构抗侧刚度明显低于相同条件抗震结构,在工程设计中应引起重视。     

滚轴与橡胶垫隔震结构模型震动台试验研究

建筑物平移时已经具备了设置隔震消能装置的条件,平移时用的滚轴不再取出,在建筑物下设计安装隔震橡胶垫,使滚轴与橡胶垫共同承受上部结构传来的荷载,并且在地震作用下共同起减震作用.对滚轴与橡胶垫隔震结构模型进行了震动台试验研究,通过输入不同大小和类型的地震波,分析隔震上部结构和隔震支座的地震反应.分析结果表明,滚轴与橡胶垫隔震结构的隔震效果明显,试验结果可以为隔震设计和加固中使用这种隔震结构及进一步的理论分析提供重要依据.     

某结构隔震层布置的改进研究

针对国内某大型隔震建筑,借助SAP2000建立下部结构—隔震层—上部结构整体系统的空间模型,就隔震结构的振型与频率、质心分布进行了分析和橡胶垫布置的改进计算。以减小上、下部结构地震响应为目的,对不同型号橡胶垫的选用及布置方案进行改进。对改进后的刚心位置、周期与振型、隔震垫扭转角变化、隔震垫面压变化、水平位移限值进行了分析,结果表明,通过改进,能够有效地减少扭转现象,达到了较好的效果,为隔震结构设计提供了方法与实例。     

底框砌体结构转换层隔震系统工作机理研究

层间隔震是在基础隔震发展过程中出现的一种新型减震技术。底框砌体结构在城市建设中应用广泛,这种房屋的特点是由两种承重和抗侧力体系构成的,但是这类房屋的抗震性能较差。通过把隔震橡胶垫放置在上部砌体与底层框架结构之间的隔震措施,依靠隔震层较大的变形和耗能能力,大大削弱了地震对建筑结构的影响。由于上部砌体的刚度比隔震垫与底层框架的刚度大得多,因此可以将隔震房屋模拟成具有两个自由度的系统。分析了此类房屋的动力特性,与隔震振型的参与系数相比,非隔震振型的参与系数是非常小的,隔震振型控制了系统的反应,得到了用来求解此类房屋动力计算的实用方法,探讨了组合阻尼比、刚度比及质量比的变化规律。为建立实用设计方法、推广层间隔震结构的应用提供了有效途径。     

多高层隔震结构刚度比限值研究北大核心CSCD

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。     

Limitations of height‐to‐width ratio for base‐isolated buildings under earthquake

The limitation of height‐to‐width ratio (HWR) for a base‐isolated building with elastomeric rubber bearings is of considerable concern to structural design engineers. Guidelines and codes on this type of building have to deal with this issue. Nevertheless, until now, no systematical and quantitative studies have been done on this problem for base‐isolated buildings. For this reason, the main objective of this paper is to focus on investigations on the limit of the HWR for the isolated building with rubber bearings under different conditions subjected to earthquake excitations. The simplified formulation is derived to explore the rules of seismic responses for the structural system and some influential factors, such as the site soil conditions, seismic ground motion intensity, period of the isolated system, period of the superstructure and layout of isolators, are studied and discussed. According to the numerical results, it has been found that the effects of site soil conditions on the HWR limit values are important: the softer the site is, the smaller the HWR limit value is under different seismic intensities. The predominant period of an isolated building also plays a considerable role in the HWR limit value, namely, the isolated building with a longer period may have a relatively large HWR value; and the stiffness of the superstructure affects the HWR limit value little. Furthermore, an effective method to improve the HWR limit value is proposed. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

隔震橡胶支座保护方法

在基础隔震建筑中 ,隔震橡胶支座保护上部结构 ,其自身也应该被保护而不发生失效。本文对隔震橡胶支座提出了三种保护措施 :软碰撞保护、变刚度保护和软着陆保护 ,并对工作原理进行了分析。     

基础隔震建筑简化软碰撞保护与变刚度保护的对比分析

基础隔震建筑通过设置隔震支座来保护上部结构不受损坏,但在长周期或强烈地面运动作用下会使隔震支座变形过大而导致隔震支座失稳破坏。在这种情况下,需增设保护装置作为第二道防线,以减小隔震层的变形,使之限制在允许的范围内,同时上部结构层间剪力不明显增大。本文主要对比分析了两种保护措施:①简化后的软碰撞保护;②变刚度保护。通过对其原理、力学模型以及工程实例的研究,选取了恰当的参数并进行了地震反应分析。     

基础隔震结构在彭州妇幼医院工程中的设计应用

彭州妇幼医院采用基础橡胶隔震支座结构体系,上部结构为多层框架结构.本文介绍了该工程基础隔震结构的设计过程,应用MIDAS有限元分析软件,分别进行了基础隔震结构与非隔震结构的地震反应时程分析,对基础隔震结构与非隔震结构在同一地震作用下的周期、楼层剪力、层间位移、和层间加速度进行比较分析.通过比较分析表明,基础隔震结构的地...     

极罕遇地震作用下铅芯橡胶隔震支座基础隔震结构抗震性能研究

基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下具有良好的抗震性能。随着GB 18036—2015《中国地震动参数区划图》引入了极罕遇地震作用，有必要探讨基础隔震结构在极罕遇地震作用下的抗震性能。以两自由度体系(简化模型)和多自由度体系(纤维模型)的铅芯橡胶隔震支座(LRB)基础隔震结构为研究对象，基于弹塑性时程分析的统计结果，分析并比较了设计、罕遇和极罕遇地震作用下上部结构屈服承载力(即降低上部结构抗震设防烈度)和LRB隔震支座力学性能参数对整个LRB基础隔震结构抗震性能的影响。分析结果表明：极罕遇地震作用下，采用降低抗震设防烈度的方式对隔震后的上部结构进行结构设计并不可取；为了保证在极罕遇地震作用下LRB基础隔震结构的上部结构和LRB隔震支座不发生破坏，应尽可能使用大直径和低橡胶剪切模量的LRB隔震支座；如何保证LRB基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下的性能要求以及在极罕遇地震作用下的安全性能是一个具有挑战性的问题。     

基础隔震密肋壁板大开间结构地震反应分析

采用微分型滞回恢复力模型模拟隔震支座的恢复力特性,通过对基础隔震密肋壁板大开间结构动力性能的分析表明,采用隔震技术可以有效降低上部密肋壁板大开间结构的地震反应,使其既达到抗震设防的要求,又满足建筑功能的需要.     

宿迁市府苑小区综合楼隔震分析

宿迁市府苑小区综合楼位于 8度区 ,设计基本地震加速度值为 0 3 0 g ,为 6层底部框架砌体结构 ,平面呈三折线形。工程采用基础隔震技术进行结构设计 ,隔震层由橡胶隔震支座、滑移支座、粘滞消能器组成。对隔震体系空间模型的时程分析表明 :采用基础隔震措施可显著降低上部结构的地震作用 ;设置粘滞消能器能较好地解决降低上部结构的地震作用和限制隔震层位移之间的矛盾 ,有效地消除结构的扭转效应