建筑结构基础隔震应用研究

利用大型结构有限元分析软件SAP2000对采用基础隔震框架结构在不同地震波作用下进行了动力时程分析,分析了基础隔震结构在地震作用下的位移、剪力,并与未隔震相同结构建筑的位移、剪力进行了对比,以评断隔震结构的减震效果,得到一些有意义的结论.结果表明,隔震结构在罕遇地震作用下仍处于弹性工作状态,具有优越的抗震性能.     

近断层地震动下大型立式隔震储罐的地震响应分析

以Ⅲ类场地的15万m3立式圆柱形浮顶储罐为例,在储罐底部安装滚动隔震装置,输入Kobe地震波、汶川地震波和集集地震的2条地震波共4条近断层地震波,采用时程分析中的Wilson-θ法,通过对比分析计算储罐在传统抗震和隔震时的基底剪力、基底弯矩和晃动波高,研究滚动隔震储罐在近断层地震动作用下减震效果;通过设置不同的隔震层阻尼比来研究隔震层在近断层地震动作用下的位移.结果表明:基底滚动隔震装置可以有效降低储罐的基底剪力和基底弯矩,但对晃动波高的减震效果不太理想;隔震层上下层之间的层间位移差异较大,应采取综合措施,防止滚动隔震装置失效.     

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.     

海底地震动作用下隔震桥地震反应

为确定海底地震动对跨海桥梁的影响,以跨海桥梁常使用的隔震连续梁桥为研究对象,输入4次地震中相邻陆地与海底强震台站的7组实测强震记录,通过对比墩顶位移与加速度、墩底弯矩与剪力、墩顶相邻主梁的相对位移、以及隔震支座的耗能与位移等,分析海底地震动对隔震梁桥地震反应的影响。研究表明:海底地震动作用下,结构的地震反应与支座位移均明显增大,并可能造成支座损伤等破坏。     

规则型高层隔震结构实用设计方法研究

从用柔度矩阵表示的频率方程出发,根据上部结构周期、总基底剪力、顶点位移相等的等效准则,推导出可用于规则型高层隔震结构的的三自由度等效模型,并且通过数值模拟给出了模型参数的简化计算公式.总结得出了用于高层隔震结构的实用设计方法,通过工程实例说明了设计步骤.设计实例表明,实用设计法可不依赖于计算机,通过振型分解反应谱法的手工计算,即可对原结构进行隔震设计和验算.     

高层钢结构中BRC跷动技术的减震影响分析

利用有限元分析软件SPA2000,建立12层的钢框架结构,在原框架底层柱X方向、Y方向添加BRC结构.分析三种结构方案在EL-Centro波、Taft波和TRI_TREASURE ISLAND_90这三种地震波作用下的顶层最大位移、基底剪力和顶层绝对加速度时程分析这几种结构反应.结果表明:BRC结构与传统钢结构相比,自振周期有所增加,对顶层最大位移和基底剪力的控制效果非常明显,具有显著的减震效果.     

滚轴基础隔震的动力分析

为了分析滚轴隔震结构在地震作用下的动力响应，在滑移隔震研究的基础上，针对滚轴纯滚动运动特点，推导出了滚轴隔震结构的动力方程.对某一工程实例采用滚轴隔震的方法，进行了在El Centro地震波作用下的数值模拟仿真，并分析了隔震结构的峰值加速度、相对位移、基底位移和基底残余位移等.结果表明：滚轴隔震能有效地减缓上部结构在强震时的响应.当滚动摩阻系数大于0.15 cm时可以不施加限位装置，滚动摩阻系数越小，上部结构的加速度和层间位移越小，进一步减缓上部结构 “鞭梢效应”的效果越明显.     

张弦拱桁架结构在多维地震作用下的抗震性能

利用SAP2000软件建立张弦拱桁架结构整体模型,研究了隔震结构与铰接结构在多维地震作用下的底部剪力、杆件内力及结构变形等特性。隔震结构除低阶振型以结构整体振动为主外,具有显著的空间扭转振动特性;相比于铰接张弦拱桁架结构,采用隔震技术后张弦拱桁架结构的基底剪力有所减小,表现出了不同程度的减震效果;多维地震输入对隔震结构的基底剪力无明显影响,但隔震结构由于拱脚缺少侧向约束,导致隔震结构在地震作用下的最大竖向位移比铰接结构更大,且在水平方向上的空间扭转变形特性也较为明显。     

立式储罐基底隔震的基本理论

鉴于目前储罐基底的隔震研究大都是在Haroun模型的基础上进行的.本文以储罐基底隔震为基础,从储罐的晃动、刚性运动、液固耦联弹性运动出发,根据储罐结构所满足的速度势和边界条件,选择合理的势函数,研究储罐动水压力、波高、基底剪力和弯矩的动响应理论表达.利用相同激励下原型罐和等效力学模型罐基底剪力和弯矩等效原则,求出储罐分析力学模型的等效质量及相对质心高度,建立了隔震三质点控制体系简化分析的力学模型,给出了储罐抗震设计参数波高、基底剪力和弯矩简化分析表达.由Harmilton原理出发,考虑晃动和罐——液耦联振动周期相差较大,将两者作为不耦联运动,建立了隔震体系的运动方程.并对2×104m3和15×104m3储罐隔震和非隔震地震响应进行了时程分析研究,结果表明,基底隔震体系起到了很好的隔震效应.     

立式储罐并联隔震地震反应分析

为减少地震作用下的储罐地震响应,采用基础隔震的减震方法,将环梁基础设计成具有滑移和隔震支撑并联的结构体系,将晃动和液固耦联振动考虑为不耦合多质点体系.以基底剪力是否大于屈服剪力为判断界限,采用Newmark-β时程法研究了不同地震烈度、不同摩擦系数、不同并联滑移隔震支座负担的结构重量比γ、不同场地、不同高径比,不同隔震周期及等效阻尼比对上部储罐地震响应的影响.研究结果表明:隔震后,在一定的设计参数下,基底剪力明显减低,晃动波高有放大效应.各参数不同,隔震效果不同,参数设计存在优化问题.     

基于快速多极间接边界元法的地震超材料隔震效应研究

本文将快速多极间接边界元法 (FMIBEM) 应用至地震超材料对地震波的散射模拟,并提出一种周期性隔震材料——岩土复合地震超材料 (RSCSM)。在精度验证基础上,对RSCSM的带隙结构及不同单晶胞结构下的隔震效果与带隙范围进行详细的数值分析。结果表明：采用FMIBEM能够有效地处理大型地震超材料对地震波的宽频散射问题；RSCSM能够隔离地震波超低频段隙,方形晶胞结构产生的带隙宽度(0.5-17 Hz与54-72 Hz)涵盖了地震波产生危害的主要频段(0.5-2 Hz),隔震效果可达35%以上；改变RSCSM的单晶胞结构会对地震超材料带隙结构产生重要影响。本文研究为二维地震超材料对地震波散射的模拟提供一种高效方法,研究结论可为地基隔震设计提供部分科学依据。     

GFRP叠层橡胶支座的隔震性能分析

采用GFRP叠层橡胶支座作为结构的隔震支座,同时输入X,Y双向地震波,通过动力时程分析将使用GFRP叠层橡胶支座的基础隔震结构较抗震结构进行对比,分析加速度、剪力、位移的性能变化规律.同时得出输入双向地震波的必要性,为使用GFRP叠层橡胶支座设计的基础隔震结构的推广提供一定依据.     

大高宽比橡胶垫隔震结构振动台试验研究(1)

介绍了相似比为5、高宽比为3.1的模型结构振动台试验结果及初步分析.首先介绍了铅芯橡胶垫的隔震设计及橡胶垫静力研究结果,橡胶垫隔震模型结构振动台试验的试验计划,给出了8度多个地震波作用下的试验结果.试验结果的分析表明,模型结构在8度E l-Centro波罕遇地震作用下,位移和加速度反应都很大.橡胶垫在垂直方向的刚度已经进入到非线性阶段,橡胶垫存在承载力失效的危险,且模型竖向颠动和水平晃动现象都很严重,被迫停止试验,说明隔震结构在高烈度地震作用下是存在倾覆危险的.     

远场地震作用下长周期结构的基底剪重比

为研究在峰值加速度与峰值速度调幅方式下,远场地震作用对长周期结构基底剪重比的影响.选取了3条远场地震波和1条近场地震波,建立了6个规则型钢混凝土框架-核心筒结构模型,按照2种调幅方式分别进行设防水准下的动力时程分析.结果表明,峰值加速度调幅方式下,远场地震作用下结构的剪重比明显大于近场地震,但两者差异在峰值速度调幅方式下较小;两种调幅方式下,相比较近场地震,远场地震对长周期结构位移反应的影响更为明显.长周期结构在峰值速度调幅方式下的顶点位移和基底剪力均大于峰值加速度调幅下的结果,说明长周期结构对于速度谱的敏感性要大于加速度谱.建议长周期结构时程分析采用峰值速度调幅方式.     

框架结构动静响应组合的有限元分析

框架结构在静力作用下产生位移,在静平衡位置再输入地震波.比较动静组合下质点水平位移时程反应与动力直接作用下质点水平位移时程反应.算例表明静力作用产生的初始位移在动力响应中需要考虑,动静响应组合的位移曲线更符合实际情况.     

橡胶基底隔震储罐地震模拟试验研究

针对立式钢制储罐模型,进行了无隔震和有橡胶基底隔震体系振动台的动力特性及地震响应模拟试验研究．结果表明：橡胶隔震能够有效地降低中短周期地震动对上部结构的动力响应,减震效果明显;橡胶隔震对液体表面的晃动有影响,延长液体表面的晃动周期,不同地震动隔震对波高的影响不同;橡胶隔震体系在有效隔震剐度段内,等效刚性质点处加速度降低50％以上,液固耦合质点处加速度降低77％,晃动质点处加速度降低81％。上部结构体系近似平动,相对位移响应较小;橡胶隔震对长周期地震动仅在一定条件下有控制作用．     

基于快速多极间接边界元法的地震超材料隔震效应

中国是世界上遭受地震灾害较严重的国家之一。近年来,灾害性地震给人们的生命财产带来了极大的损失,对重大工程结构开展减震隔震设计成为结构设计中重要的一环。本文将快速多极间接边界元法（FMIBEM）应用到2维地震超材料对地震波的散射模拟,并求解一种周期性隔震材料——岩土复合地震超材料（RSCSM）的隔震效应;在精度验证基础上,对RSCSM的带隙结构及不同单晶胞结构下的隔震效果与带隙范围进行详细的数值分析。结果表明：采用FMIBEM能够有效地处理大型地震超材料对地震波的宽频散射问题;RSCSM能够隔离地震波超低频段隙,方形晶胞结构产生的带隙宽度（0.5～17.0 Hz与54.0～72.0 Hz）涵盖了地震波产生危害的主要频段（0.5～2.0 Hz）,隔震效果可达35%以上;改变RSCSM的单晶胞结构会对地震超材料带隙结构产生重要影响。方形晶胞结构产生的带隙约为0.5～17.0 Hz和54.0～72.0 Hz;菱形晶胞结构产生的带隙约为0.5～20.0 Hz;菱形单点晶胞结构产生的带隙约为0.5～16.0 Hz和40.0～57.0 Hz;菱形双点晶胞结构产生的带隙约为0.5～14.0 Hz。硬散...     

基于不同强震记录的高层结构时程响应比较

为比较在5．12汶川地震和东日本大地震作用下高层结构时程响应的差异,分别从这两次地震记录库中挑选出典型场地地震动加速度记录各3条作为结构输入地震动,采用ANSYS软件建立一88层高层建筑结构三维有限元分析模型进行时程响应分析．结果表明,在东日本大地震强震记录作用下高层结构的位移反应、加速度反应以及基底剪力和弯矩值,均明显大于5．12汶川地震动记录作用的结果．     

近场脉冲型地震动对钢筋混凝土框架结构影响

目的研究钢筋混凝土框架结构在近场脉冲型地震动作用下的反应特性，给出可用于近场环境估计结构破坏程度的地震动参数．方法从弹性反应谱、结构顶点位移、层问位移比和基底剪力四个方面，与远场地震动作用下结构的反应进行对比．采用计算地震动参数和结构整体破坏指数相关性的方法研究地震动参数用于结构破坏估计的适用性．结果近场脉冲型地震动和远场地震动有着明显的不同，在前者作用下结构的反应明显增大．得到了各参数与结构破坏程度的相关性。结论近场脉冲型地震动中含有较丰富的低频分量，谱值随周期增大衰减较慢．在近场环境峰值地面速度（PGV）和地震动能量密度（Eρ）可用来较好地估计结构的破坏程度．     

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。