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。     

高烈度区减隔震技术对高层钢结构抗震性能影响研究

本文结合某高层建筑项目,对比研究防屈曲支撑结构和铅芯橡胶层间隔震支座在高烈度地区钢结构建筑中的应用。经研究发现,在多遇地震和罕见地震作用下,采用防屈曲支撑结构和铅芯橡胶层间隔震支座能够降低地震作用对主体结构剪力、顶层加速度和结构位移的影响,提高主体结构安全性和稳定性。     

云南省昆明博物馆新馆基础隔震结构非线性动力分析

云南省昆明博物馆新馆位于高烈度区,采用铅芯橡胶隔震支座及普通橡胶隔震支座混合基础隔震体系。采用大型有限元分析软件etabs v9.5.0对其建立了基础隔震结构及其相应的非隔震结构的三维实体模型,采用非线性时程分析法对此模型进行了两个水平向地震作用的分析,讨论了隔震结构在多遇地震和罕遇地震下的隔震性能。分析结果表明,基础隔震结构能够满足高烈度区罕遇地震作用下的抗震需求,且基础隔震结构的水平地震响应明显低于非隔震结构,表现出良好的减震效果。在地震易发区,采用基础隔震结构是一个性价比较高的方法。     

高烈度地区某框架结构的隔震分析与设计

传统高烈度区框架结构设计,需要通过加大构件截面尺寸以提高结构刚度来抵抗地震作用,本文采用隔震技术对某高烈度区框架结构进行计算分析,通过在基础与上部结构之间设置铅芯橡胶支座和普通橡胶支座,采用ETABS计算软件对非隔震结构和隔震结构进行设防地震和罕遇地震作用下的时程分析,隔震后上部结构的水平地震作用效应明显降低,在设防地...     

高烈度区连续梁桥的地震响应特性研究

以一3跨连续梁桥为背景,对高烈度区采用普通盆式支座桥梁的地震响应及铅芯橡胶支座的隔震效果进行研究。采用不同地震加速度峰值的地震波作为地震输入对结构进行非线性时程分析,分别研究了高烈度区连续梁桥的地震响应特性,以及高烈度区盆式支座和铅芯橡胶支座桥梁地震响应差异。结果表明:在高烈度区桥梁会产生更大的地震响应,主梁、桥墩和支座的地震响应明显增加;使用铅芯橡胶支座能够较好地达到减震目的,除支座位移和主梁位移外,桥墩响应和支座剪力均明显减小。在高烈度区,铅芯橡胶支座依然可以发挥减震作用,其减震效果甚至会优于在低烈度区的使用。     

宿迁某高层剪力墙住宅基础隔震设计方法研究

某高层剪力墙住宅位于地震高烈度区江苏省宿迁市,为了提高其抗震性能采用了基础隔震技术。由于我国规范对地震高烈度区建造高层隔震建筑还没有明确的设计依据。文中将组合隔震设计方法应用于该建筑的基础隔震设计中。为满足设定的抗震性能目标,隔震层采用了天然橡胶隔震支座和铅芯橡胶隔震支座的组合隔震形式。分析表明,地震作用下两种隔震支座充分发挥了其隔震性能,上部结构的地震响应明显降低,并且隔震层在罕遇地震下工作状态稳定,满足抗震规范要求。     

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。     

山西某公寓楼基础隔震设计与研究

对位于山西某8度设防烈度区的一公寓楼采取基础隔震设计,柱底设置隔震装置,选用天然橡胶支座和铅芯橡胶支座。通过时程分析方法,分析隔震结构在多遇地震和罕遇地震作用下的地震响应。计算结果表明,隔震后结构的自振周期明显延长,上部结构的楼层剪力和层间位移角显著降低,反应位移主要集中在隔震层,隔震效果较好,支座耗能能力较强,结合建筑抗震规范,上部结构抗震设防烈度可按降一度设计。     

强震下支座强化与碰撞对隔震结构地震响应的影响

重点研究了在隔震结构中使用的铅芯橡胶支座的极限性能及碰撞响应。对结构输入新纪录的鲁甸地震波和景谷地震波,对比分析非隔震结构在设防烈度地震作用下和隔震结构在特大地震作用下(即隔震支座发生极限变形时)结构的地震响应,比较铅芯橡胶支座极限变形发生硬化前后的支座滞回曲线。在特大地震作用下,支座发生硬化,支座的水平变形能力降低,水平应力增大,基本力学性能保持稳定,能确保发生大震后具有较好的震后安全性保障。隔震结构在特大地震作用下与隔震沟的碰撞响应计算,由于碰撞产生较大的加速度响应,隔震沟的宽度应合理设置。     

考虑铅芯橡胶隔震支座力学性能退化的基础隔震结构地震作用研究

针对铅芯橡胶隔震支座在长周期长持时地震作用下由于铅芯温度上升发生力学性能退化的问题,通过压剪设备对铅芯橡胶隔震支座进行了快速水平往复力学性能试验,研究其在快速往复加载下水平剪切力学性能的变化。试验结果表明,铅芯橡胶隔震支座在快速往复荷载作用下,随着加载次数的增多,其特征强度显著下降,且前期下降的幅度比后期大,屈服后刚度在加载过程中变化较为平缓。然后基于试验结果,采用改良的广义Bouc-Wen模型,提出了铅芯橡胶隔震支座在快速水平荷载下力学性能退化的力学模型,然后基于铅芯橡胶隔震支座性能退化的力学模型,对一实际隔震结构进行仿真,研究该结构在长周期长持时地震作用下的动力响应。仿真结果表明考虑支座退化效应得到的隔震层位移和层间位移角不仅比不考虑支座退化效应得到的大,且最大值已超出设计允许范围,因此在基础隔震设计时建议要考虑铅芯橡胶隔震支座在长周期长持时地震作用下力学性能退化情况。     

长周期地震动及其在超高层建筑抗震校验中的应用

长周期地震动是由长周期面波叠加放大所形成的长持时地面运动,其孕育条件为大型沉积盆地和远距离大震级地震。长周期地震动作用下的超高层建筑震害明显。简要介绍长周期地震动的震害特点以及国内地震带、大型沉积盆地的分布特点。梳理国内外长周期地震动研究成果和关注热点。给出适用于国内的长周期地震动应对思路。探讨校验长周期地震动的形成、应用,以及超高层建筑响应控制流程。结果表明：国内较多城市有长周期地震动的孕育条件;国内工程界对长周期地震动的研究主要集中在地震动的长周期分量,而不是长周期地震动本身;对按照现行规范设计后的超高层建筑补充长周期地震动的校验分析是较为可行的思路;国内部分区域的超高层建筑有针对长周期地震动进行校验的必要。     

博物馆文物的防震保护研究--设防地震动输入及文物防震保护参数的确定

通过对上海市及邻近地区地震危害性分析,根据上海博物馆文物防震保护的具体要求,研究确定了该博物馆文物防震保护的设防水准及地震动参数。又根据上海博物馆建筑的结构特征分析,结合建筑结构动力特征的实测结果,计算得到了在给定设防地震动水准下,博物馆建筑物内各个楼层的地震动反应。通过分析馆藏文物的悬吊、固定、浮放等基本放置形式,探讨了文物的陈列特征及其可能造成的震害因素。根据相关浮放物在地震作用下的计算方法、上海博物馆文物的陈列特征及防震设计参数,给出了简便实用、偏于安全的计算模型。结果表明,在现有的抗震设防水准下,遇有大震或中震发生时,目前陈列状态的绝大多数文物均存在倾覆和滑移安全隐患。结果还表明,在上海博物馆4层楼板面地震动从566gal减小到110gal时,绝大多数文物均满足稳定条件。因此,通过选择合适的减震或隔震方法,使得文物所受到的地震动满足小于110gal时,便可使陈列文物在地震中免遭破坏,达到防震保护的目的。     

Effectiveness of the 30%-rule at predicting the elastic seismic demand on bridge columns subjected to bi-directional earthquake motions

The adequacy of the 30%-rule to predict the seismic demand on bridge columns subjected to bi-directional earthquake components is examined for two North American sites in areas of moderate seismic hazard: Montreal, in the east, and Vancouver, along the west coast. For both sites, historical and simulated ground motion earthquake ensembles are considered. Time history analyses were performed on generic bridge models to determine the critical response of the columns under pairs of orthogonal seismic ground motion time histories. Response spectrum analyses were also carried out to determine the maximum response in each direction and the critical response was estimated using the 30%-rule. The results show that the combination rule is tributary of both ground motion and bridge characteristics. Results also show that the 30%-rule as currently prescribed in codes leads to an adequate estimation of the bi-directional elastic seismic demand on regular bridge columns.     

框架式地铁车站结构大地震近场地震反应特性的三维精细化非线性分析

基于 ABAQUS 软件的 32CPU 显式有限元并行计算集群平台,建立了深软地基土–框架式地铁地下车站结构体系三维精细化非线性地震反应分析的有限元模型,数值模拟了汶川大地震清平波、卧龙波和 100 a 超越概率 3% 的南京人工地震波作用下深软地基上三层三跨框架式地铁地下车站结构地震反应特性的差异。结果表明：大地震近场强地震动将对深软地基上地下车站结构造成严重损伤,甚至发生塑性破坏或坍塌,柱、楼板、侧墙的结合部位是抗震的不利位置,中柱为抗震最薄弱构件,输入近场地震动的峰值加速度和频谱特性对地下车站结构的地震反应均有很大影响;地下车站结构的地震反应具有明显的空间效应,且在大地震近场强地震动作用下地下结构会产生单向累积的永久位移;清平波、卧龙波作用下地下车站结构的地震反应远大于 100 a 超越概率 3% 的南京人工地震波作用下的地震反应;结构浅埋部分的地震损伤比深埋部分更大。     

双塔连体结构在耦合地震作用下的抗震性能研究

地震作用下双塔连体结构体系的变形和内力分布较为复杂,针对某一大底盘对称双塔连体结构,应用大型通用有限元软件建立结构的整体非线性分析模型,对该结构进行动力特性分析。同时对结构进行只输入水平向地震动、只输入竖向地震动和输入水平竖向耦合地震动三种不同工况的非线性时程分析,通过对比分析三种工况下的动力响应,研究相同烈度、相同水准的不同地震动对结构响应的影响。分析表明,其他条件相同时,在不同地震波作用下,对连体结构竖向位移起主要控制作用的因素不同。通过对计算结果的分析,可以比较全面地掌握连体结构的抗震性能,为连体结构进一步的研究和设计提供一定的理论参考依据。     

空间结构抗震分析中的地震波选取与阻尼比取值

针对当今空间结构抗震分析中地震波选取及阻尼比取值可能遇到的问题进行了讨论.首先说明了正确选择地震波的重要性,指出选择地震波时应同时符合地震动三要素,尤其要慎重考虑地震动的谱特征,否则将使抗震计算偏于不安全,为此论文给出正确选择与调整地震波的具体方法与步骤。继而在介绍阻尼理论的基础上,详细列出了国内外钢结构、空间网格结构与索结构的阻尼比实测与试验值.经分析研究,本文对空间网格结构与索结构的阻尼比分别给出了取值建议.对于由不同单元不同材料组合的结构或考虑混凝土支承体系影响的空间结构的阻尼比值,可采用阻尼比值简化计算公式.     

时程分析中罕遇地震动的选择

该文以地震动模型化为基础并结合现有各种选波方法,提出了以地震动参数为主的参数化选波方法。参数化选波方法主要是通过限制所选择的地震动的各个参数在一定范围之内,以使得入选的地震记录的反应谱与目标反应谱比较接近。论文最后以典型案例为例,从力和变形、能量的角度对比了双频段选波方法、ASCE-7规范中的选波方法和文中提出的参数化方法。计算结果表明,从力和变形的角度,结构在此三种选波方法选出的地震波作用的计算结果比较接近,但是,从能量角度,当利用文内选波方法选出的地震波作为结构的输入时候所计算的结果要较利用其他两种方法作为结构的输入的计算结果大。     

多维地震作用下非对称结构利用"双功能"软钢阻尼器减震设计

深入探讨了多维地震动作用下消能减震偏心结构的动力反应,建立了消能减震偏心结构的计算方法和动力方程。编制MATLAB程序,对一装有"双功能"软钢阻尼器的5层偏心结构进行双向地震动作用下的动力反应分析。结果表明,"双功能"软钢阻尼器不但减小了结构的水平位移反应,同时对于多维地震作用下的扭转变形也有较为明显的减震效果。     

高心墙堆石坝坝坡加筋抗震稳定分析

目前强震区高土石坝抗震设计普遍采用加筋技术加固坝顶堆石,但加筋的效果如何评价是工程设计者关心的重要问题。传统的基于极限平衡的拟静力法无法反映坝体的动力特性及地震输入特性,得到的安全系数也不反映加筋坝体抗震的安全度。采用改进的Newmark滑块位移法对加筋堆石改善高坝坝坡的抗震稳定性,限制高土石坝地震变形等的工程效果进行了研究和探讨。计算中,首先依据堆石体和加筋堆石体的应力应变关系曲线得筋材与堆石的协调极限应变,进而确定筋材所能发挥的极限抗拉强度,利用瑞典-荷兰法结合蚁群复合形法搜索堆石加筋复合体潜在滑动体的位置,考虑竖向地震以及筋材与堆石的相互作用对滑动体屈服加速度的影响,改进了Newmark滑块位移法。结果表明,加筋减少地震变形最高可达80%,可有效地限制高土石坝坝顶的侧向滑动变形,提高坝体的抗震稳定性。     

大震下RC剪力墙(筒体)结构地震反应分析模型

以足尺框架-剪力墙结构试验为基础,讨论了几种不同的剪力墙宏观模型,通过计算与试验结果的比较发现,纤维墙模型在大震下的计算稳定性较差,单分量模型、多弹簧模型以及所提出的等效纤维柱模型可适用于不同地震水平下剪力墙结构的地震反应分析。探讨了核心筒结构的建模方法以及上述模型在不同地震水平下的适用性。