附设黏滞阻尼器超高层结构的减震效果分析

以实际工程为背景建立了附设黏滞阻尼器的框架-核心筒结构弹塑性模型.为研究不同地震峰值加速度对黏滞阻尼器耗能效率的影响以及结构减震效率的变化规律,采用7条地震波调整其峰值加速度进行弹塑性动力时程分析.主要讨论了结构的楼层剪力、倾覆力矩、层间位移角、以及结构各部分耗能随地震峰值加速度提高的变化规律.结果表明:多遇地震下结构响应的减幅最大,随着地震强度的提高结构响应的减幅逐渐降低;阻尼器耗能随地震作用的增加呈线性增长,但阻尼器耗能与地震输入能量的比值在不断降低,导致结构减震效果下降;地震作用下,黏滞阻尼器为结构提供耗能,减小了结构自身的塑性耗能,对结构起到了保护作用.     

强震区多跨长联连续梁桥减隔震设计

为了给高烈度地区多跨长联连续梁桥抗震设计提供参考,以一座（55+4×90+55）m的连续梁桥为工程背景.采用ANSYS软件建立全桥分析模型,基于非线性时程分析方法,对比研究结构采用双曲面摩擦摆支座、黏滞阻尼器和速度锁定装置3种减隔震装置下的地震响应.结果表明：黏滞阻尼器在罕遇地震作用下形成了完整的滞回环,每个阻尼器耗能能力明显;采用双曲面摩擦摆支座、黏滞阻尼器和速度锁定装置时,结构的地震响应相对于传统抗震体系都有一定程度地降低,固定墩内力相对减震率分别为63.44%、6.90%、42.32%,位移相对减震率为65.70%、9.34%、43.77%;采用双曲面摩擦摆支座作为减隔震措施时,墩底内力和墩顶位移远小于黏滞阻尼器和速度锁定装置2种减隔震措施.     

罕遇地震下石化钢结构减震的关键影响因素

在强烈地震作用下,炼油厂的石化钢结构可能发生破坏,导致较大的经济损失,并易引发严重的次生灾害。为降低石化钢结构的地震风险,结合石化钢结构的特点,以某大型炼油厂重整装置反应器为例,建立有限元分析模型,设置黏滞阻尼器进行罕遇地震下的减震设计,并分析了阻尼器的设置位置、数量和阻尼参数等影响因素。研究结果表明,黏滞阻尼器所在楼层的层间剪力和层间位移角显著减小,布置在结构底部的减震效果优于布置在中、上部;随着阻尼器数量的增加,层间剪力和层间位移角都会随之减小,但减少幅度逐渐降低;阻尼系数对石化钢结构减震效果的影响大于阻尼指数,减震设计中宜优先调整阻尼系数以获得较好的抗震性能。     

位移相关摩擦阻尼基础隔震结构地震分析

采用Bouc-Wen滞回模型和库仑摩擦模型来模拟铅芯橡胶隔震垫和摩擦阻尼器的力学模型,建立了位移相关摩擦阻尼隔震结构运动方程.数值分析表明,在常规强震激励下,位移相关摩擦阻尼能减少隔震层位移,但会增加上部结构的层间位移和加速度反应;而在脉冲型近场地震激励下则不仅能显著降低隔震层位移,同时对上部结构的地震响应也有一定的减震效果.参数分析对位移相关摩擦阻尼器的三个主要设计参数的合理选取给出了建议.     

基于性能的屈曲约束支撑与黏滞阻尼器组合减震结构设计方法

基于结构自振周期及阻尼比变化对结构地震作用的影响规律,推导屈曲约束支撑(BRB)与黏滞阻尼器(VD)组合减震结构单自由度体系位移降低率及地震剪力降低率计算公式,绘制组合减震结构在目标位移降低率及目标剪力降低率下的减震性能曲线,提出基于性能的组合消能减震设计方法,采用工程算例验证该设计方法的有效性,并提出组合减震设计方法...     

福建省防震减灾中心大楼的地震反应分析

福建省防震减灾中心大楼采用基础隔震技术设计,文章对其进行地震反应分析。采用弹塑性时程分析的方法,比较了隔震模型和非隔震模型的地震反应。结果表明,隔震结构能较大地延长结构的自振周期,从而避开场地的特征周期;同时,隔震结构的层间位移、层间剪力和加速度反应都明显低于非隔震结构,较好地达到预期的隔震效果。     

基于最大层间位移的超高层结构黏滞阻尼器优化布置

为探寻黏滞阻尼器的优化布置,本文基于某超高层框架核心筒结构工程,通过sap2000建模后进行动力时程分析得出结构的地震反应,以最大层间位移为控制函数优选黏滞阻尼器布置方案,并与隔层布置方案进行对比.结果显示,两种布置方案与原结构相比均有效提高了抗震性能.综合对比三条地震波作用下的结构地震响应,基于最大层间位移的优化布置...     

考虑阻尼器极限状态的单自由度体系地震响应

为了研究液体黏滞阻尼器失效的3种极限状态（承载力极限状态、位移极限状态、混合极限状态）对单自由度结构体系地震响应的影响,首先对黏滞阻尼器的3种极限状态进行数值模拟,利用Ruaumoko-2D得到数值分析模型;其次,将两个层数分别为2层和10层的钢筋混凝土结构分别等效为两个单自由度体系,并与上述黏滞阻尼器并联,在逐级放大多条地震波和正弦波作用下,研究黏滞阻尼器的承载力极限、位移极限和混合极限对该单自由度体系在不同强度的地震作用下结构响应的影响.通过与不考虑极限状态的单自由度体系作比较,得到位移比随着输入地震动峰值速度的变化规律.     

基于数值仿真的简支梁桥震致残余位移分析

基于ANSYS建立了具有铅芯橡胶支座、摩擦摆支座和黏滞阻尼器的简支梁桥有限元模型。通过改变地震激励、结构参数和减隔震装置参数,进行了地震荷载作用下多种工况的桥梁震致残余位移分析。结果表明,残余位移对地震波频谱特性较为敏感,且随峰值加速度、剪跨比的增大显著增大,随持续时间和墩高的增加有所增大;残余位移对铅芯橡胶支座和摩擦摆支座参数变化较为敏感,黏滞阻尼器参数变化对其影响较小,可通过增大铅芯橡胶支座屈服力、屈服后刚度、摩擦摆支座摩擦因数、黏滞阻尼器阻尼孔长度、液缸外径、硅油黏度和减小摩擦摆支座曲率半径的方法降低结构震致残余位移。本文研究结果可为桥梁结构抗灾韧性提升提供理论依据。     

设置粘弹阻尼器的基础隔震结构平稳响应分析

为设置粘弹性阻尼器的多层基础隔震结构平稳地震响应分析的扩阶复模态法.在建立了结构上、下部的运动方程以及阻尼器阻尼力的一阶微分方程基础上;将上部结构按第一振型展开,获得了含有第一振型广义位移、隔震层位移及阻尼力为未知参数的二阶方程组后,通过扩阶将原二阶方程组精确化为一阶状态方程组,运用复模态法,获得了结构位移、速度及阻尼器响应的解析解,在平稳白噪声随机激励作用下,结构及阻尼器的响应方差解析解,并给出一般性算例;最终建立了基于扩阶复模态法分析多层基础隔震结构附加粘弹性阻尼器的平稳地震响应的一整套计算方法.算例结果表明:设置粘弹性阻尼器的隔震结构比一般结构的抗震效果优越很多.     

附加改进肘型斜撑阻尼器体系结构的简化设计与分析

介绍了阻尼器直接与梁柱节点相连的改进肘型斜撑阻尼器的安装方式,引入了这种阻尼器位移和力的放大系数表达式。为了便于工程应用,基于中国抗震规范设计反应谱提出了附加改进肘型斜撑阻尼器结构的简化设计和分析方法。在该设计方法中,阻尼器的阻尼系数按正比于其所在楼层层间模态位移的原则进行分配,以满足给定的性能水平要求。使用与设计反应谱相匹配的人工波对采用3种阻尼器安装方式的结构进行了时程分析,验证该方法的有效性。结果表明：与传统肘型斜撑阻尼器体系和对角斜撑阻尼器相比,改进阻尼器安装方式不仅能显著减少楼层位移反应,而且能降低楼层剪力需求。     

隔震支座主要参数对基础隔震结构双向地震响应的影响

为研究不同场地类型隔震支座主要参数（等效水平刚度Kf、屈服前刚度K1和屈服力Qd）对基础隔震结构双向地震响应的影响,设计Kf、K1或Qd不同的18栋基础隔震结构,基于SAP2000软件,对各隔震结构分别在不同场地类型的4组地震动作用下的双向地震响应进行分析.结果表明,隔震支座参数对不同场地类型的基础隔震结构在双向地震作用下的加速度最大值和基底剪力最大值均有显著影响,但其对基础隔震结构隔震层位移最大值的影响需根据场地类型具体考虑;在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地上,随着Kf、K1和Qd增大,基础隔震结构的加速度最大值和基底剪力最大值均呈明显的上升趋势,但对隔震层位移最大值的变化影响较小;在Ⅳ类场地上,不同隔震支座参数对隔震层位移最大值的影响较大,且有明显的规律性,即随着Kf、K1、Qd的增大,隔震层的位移峰值迅速减小,最大减幅达80％以上.     

基于主动控制优化被动黏滞阻尼器及混合隔震研究

针对隔震结构在超防烈度下隔震层位移响应过大问题,提出了基于主动控制算法优化被动粘滞阻尼器的策略。并将被动粘滞阻尼器安装于基础隔震结构形成被动混合控制结构,采用此被动混合控制能够基本实现主动混合控制的控制效果,实现以更加经济简便的方式解决隔震结构在超防烈度下隔震层位移响应过大问题。首先将主动控制装置设置于隔震层形成主动混合隔震控制体系,采用主动控制算法获取隔震层主动控制力与速度特性,其次,利用主动控制力与速度关系曲线,通过最小二乘法拟合被动粘滞阻尼器的最优阻尼系数与速度指数,最后将设计出的被动粘滞阻尼器安装于隔震层,形成被动混合隔震控制体系。以一栋七层基础隔震结构为受控模型,通过对主动混合隔震控制体系与被动混合隔震控制体系的仿真分析可知：主动混合隔震控制对隔震层位移的减震率分别为39.41%,45.04%及55.54%;被动混合隔震控制对隔震层位移的减震率分别为36.40%,44.30%及52.51%;被动混合隔震控制对于隔震层位移的减震率能够达到主动混合隔震控制效果的90%以上,被动混合隔震控制对于隔震层加速度响应的减震率能够达到主动混合隔震控制的60%以上,被动混合控制也同样实现了减小隔震层地震响应的同时不增加上部结构的响应,依据主动控制算法设计的被动粘滞阻尼器形成的被动混合控制结构能够基本实现主动控制的效果。说明依据主动控制设计被动粘滞阻尼器实现主动控制效果的思想的可行性。     

基于全寿命周期成本的高速铁路连续梁桥减隔震方案研究

高烈度地震区大跨连续梁桥一般采用减隔震设计以减小结构地震反应及由此带来的经济损失,而不同的减隔震方案亦决定着结构的抗震性能和初始成本。为了从抗震性能和经济性两方面综合评价连续梁桥减隔震设计的合理性,以一座高烈度区高速铁路连续梁桥为背景,设计多种减隔震布置方案开展桥梁地震易损性分析,并基于全寿命周期成本最小准则探讨了桥梁在全寿命期内各方案的经济性。结果表明：全桥采用双曲面球型支座和黏滞阻尼器配合使用方案在全寿命周期的地震损失最小,但初始成本过高致其经济性较差;全桥布置双曲面球型支座、边墩配置黏滞阻尼器方案满足抗震设防要求且全寿命周期成本最小,为本文减隔震设计中的最优方案。本文提出的桥梁减隔震方案研究方法实现了结构抗震性能与其经济效益的双目标评价,为利益相关者对桥梁减隔震方案的合理决策提供了新思路。     

高烈度区斜拉桥横向约束方案优化分析

为了确定强震作用下斜拉桥合理的横向抗震约束体系,以可克达拉大桥为工程背景,采用非线性时程分析法,分析了4种横向约束体系即横向滑动体系、全限位体系、位移相关型减震体系和速度相关型减震体系对强震区大跨度桥梁地震响应的影响,重点对钢阻尼器的屈服荷载和黏滞阻尼器的位置及相关参数进行优化分析,并与其他体系的地震响应进行了对比。结果表明：在强震作用下,对于大跨度桥梁横向滑动体系和全限位体系均不是理想的抗震体系;而在墩梁、塔梁之间设置减隔震装置可以有效减少横桥向的墩梁、塔梁的相对位移及地震剪力和弯矩;然而,从桥梁正常使用的角度来看,塔梁之间布设横向钢阻尼器装置优于黏滞阻尼器装置。     

组合减震装置在连体结构高空连廊中的应用

为了保证高层连体结构连廊在地震作用下的使用安全以及减小连廊和主体结构之间的相互作用,在某复杂高层的连廊与主体结构连接处设置了铅芯橡胶支座和速度型粘滞阻尼器的组合减隔震装置．对连体结构进行在多种地震组合作用下的动力时程分析,计算结果表明该支座和阻尼器的组合装置对连廊和主体结构具有良好的减震消能作用,并且增设了本隔震装置后连体结构的各项指标均能满足抗震设计的要求．     

耗能框架体系的动力分析

研究了带有金属阻尼器及其与粘滞流体阻尼器串并联组合平面框架体系。分别采用Bouc-Wen模型和粘滞阻尼模型模拟金属和粘性流体阻尼器的滞回特性,建立耗能体系的动力分析方法。数值分析表明,阻尼器采用并联组合方式对位移和加速度的减振效果要优于串联组合方式。     

钢框架结构直接基于位移的抗震性能设计

为更好地实现基于性能的抗震设计思想,采用一种直接基于位移的抗震设计方法对钢框架结构进行设计,依据初步设计的结构得到结构的屈服位移,根据大震作用下的设计目标位移,计算相应的延性系数,确定等效黏滞阻尼或强度折减系数,从而构造相应的高阻尼弹性反应谱或弹塑性反应谱,并得到相应的位移反应谱.以二折线模型模拟结构的性能曲线,在位移...     

基础隔震偏心结构地震反应影响因素分析

对基础隔震偏心结构进行了水平双向地震作用下的平-扭耦联地震反应分析, 研究了上部结构偏心距、扭转与平动周期比和隔震层偏心距对结构地震反应的影响, 分析表明, 上部结构的偏心距和周期比对结构2个水平方向的地震反应的影响较小, 而对上部结构角部最大层间位移和结构的扭转反应有较大影响;隔震层的偏心距对结构2个水平方向的地震反应有一定影响, 对隔震层中隔震支座的最大水平位移和结构的扭转反应有显著影响.     

强震下流体阻尼器对矮塔斜拉桥的减震效果

天津永定新河特大桥主桥所在地的地震基本烈度为8度、设计基本地震加速度值为0.20g。为了解决其抗震问题,设计地震分组为第一组,场地土类型为中软土、场地类别为Ⅲ类,属抗震不利地段。永定新河特大桥的主桥为矮塔斜拉桥,采用混凝土结构,自重较大,由强震产生的水平地震力十分不利,相关构件尤其是下部墩柱基础很难承受,因此采用了粘滞流体阻尼器的减震技术。本文通过商用有限元软件ANSYS对其进行有限元动力分析,对结构在阻尼器控制下结构的安全性进行了定量分析,通过对比分析结果,从理论上验证了采用粘滞流体阻尼器后,有效地降低了结构的地震力,提高了桥梁的安全性,使其在大震作用下基本处于弹性状态。