两种新型滑板型文物隔震支座设计及性能研究

为了确保博物馆内文物的防震安全,首先,提出了两种新型滑板型文物隔震支座,分别为固定刚度支座和变刚度支座。其次,建立了对应的“支座-展柜”系统有限元模型。同时,建立并提取某博物馆有限元模型不同工况下的楼层波,进行“支座-展柜”模型的时程分析,研究两种文物隔震支座的隔震效果、适用性,并完成支座设计。结果表明：滑板型文物隔震支座可同时实现X、Y 两方向的隔震,同时,变刚度支座还可实现文物在不同强度地震作用下的隔震目的;固定刚度支座和变刚度支座在隔震楼层波下的平均隔震效果约为60%、80%,非隔震楼层波下的平均隔震效果约为90%、95%;变刚度支座的隔震效果优于固定刚度支座。最后,得到了两种新型滑板型文物隔震支座的设计方法,该设计方法可为后续工程应用提供必要的指导依据。     

滑动式文物隔震支座性能试验及设计方法

我国是历史文化大国、文物众多,但每一次地震来袭都会对馆藏文物造成巨大的威胁。针对馆藏文物防震安全的迫切需求,为避免地震对博物馆文物造成不可估量的损害,研制了一种滑动式文物隔震支座。利用振动台进行多条地震波激励下的滑动式文物隔震支座隔震性能试验来检验其隔震效果;然后建立滑动式文物隔震支座-展柜体系的有限元模型并与试验结果对比来验证模型的有效性;进而探究支座滑轨摩擦系数和支座上覆展柜质量对其隔震性能的影响;最后提出一种滑动式文物隔震支座的设计方法,并以一实际展柜为例对所提出设计方法的有效性进行验证。研究结果表明：本滑动式文物隔震支座具有良好的隔震性能,其隔震率随着输入的地震波峰值加速度的增加而增加;在相同峰值加速度条件下,其隔震率随着地震波卓越频率的增加而增加。改变滑动式文物隔震支座的滑轨摩擦系数或上覆展柜质量并不会影响滑动式文物隔震支座最佳周期的设计,但较低的滑轨摩擦系数更有利于实现隔震系统的隔震性能;上覆展柜质量的变化对展台面加速度及滑动式文物隔震支座位移响应的影响较小。滑动式文物隔震支座能有效减小文物的地震响应,保护博物馆内展陈文物的安全,所提出的设计方法可为实际馆藏文物防震需求提供指导。     

核电工程应用隔震技术的可靠性探讨

为了解决基础隔震技术在核电工程中的应用问题,以某高温气冷堆核电厂房结构为背景,通过1：20缩尺模型地震模拟振动台试验,研究了水平双向和三向地震动作用下水平整体基础隔震核电结构（含设备）的地震响应规律和特点,包括结构的加速度和位移反应、楼层反应谱和设备反应以及隔震效果等.结果表明：隔震结构的前二阶振型为水平双向平动,且变形主要集中在隔震层,上部结构近于平动;考虑竖向输入后结构水平向加速度放大系数是水平双向输入的2~3倍,且竖向加速度响应较大;水平向楼层反应谱峰值远小于竖向,三向输入的竖向楼层反应谱峰值大于双向输入;设备与结构的反应规律和特点基本相似.总之,水平向隔震可以有效降低结构和设备的水平向地震反应,但对竖向反应基本无减震效果,且竖向地震动作用可能降低水平向隔震效果.

     

长周期隔震结构的地震反应分析

采用等效线性化法和时程分析法,对4个周期不同的10层隔震结构进行等效线性化和时程分析,通过对比加速度反应谱,发现我国现行抗震设计规范中设计反应谱的长周期段反应谱偏大,并提出了隔震结构长周期段反应谱修正公式.对5层钢框架隔震结构模型进行振动台试验、数值时程分析、规范反应谱计算.结果表明,时程分析法的结果和振动台试验的结果比较接近,而按照规范反应谱的等效线形化方法计算出的结果与振动台试验的结果有一些偏差,加速度反应谱修正后结构的地震反应更加接近试验实测的结果,表明了新提出的反应谱取值在进行多质点隔震结构的地震反应分析时计算精度良好.     

脉冲型地震动下建筑非结构构件加速度响应估计

基于前向性效应脉冲型地震动的三角函数近似模型,推导了脉冲地震动作用下无阻尼和有阻尼单自由度结构的位移和加速度响应的解析式。选取25条脉冲型地震动,开展了地震响应时程分析,回归拟合了楼层反应谱相对于楼层加速度峰值的放大关系。基于脉冲作用下的主结构加速度响应峰值和楼面反应谱相对于楼面加速度峰值的放大因子,建立了脉冲型地震动下的楼层反应谱的预测方法。数值计算结果的对比表明,文中方法可以较好地用于脉冲型地震动引起的楼面反应谱的预测,可用于建筑非结构构件的地震响应计算。     

LRB隔震结构模型振动台试验研究(2)

为研究大高宽比隔震结构的多维抗震性能,对一缩尺1∶4比例,两向高宽比分别为2.5和5的铅芯橡胶垫隔震结构模型进行了多向地震波输入下的振动台试验研究.试验分为小高宽比隔震结构模型双向地震波输入、大高宽比隔震结构模型三向地震波输入.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.试验结果表明:各向地震波对结构反应将产生复杂的相互影响,当各向地震波发生峰值时刻接近时,这种影响更为显著.因此从安全考虑应该进行水平双向组合变形验算.     

LNG储罐基础隔震反应谱设计

为了给LNG储罐基础隔震设计提供简化方法,结合LNG储罐基础隔震工程设计的需求,基于反应谱设计理论,建立了LNG储罐考虑质点弹簧阻尼参数和不考虑质点弹簧阻尼参数的两种简化力学模型,给出了用于LNG储罐反应谱设计的地震影响系数曲线及LNG储罐基础隔震设计反应谱基本步骤,并选取1.6×10^5m3LNG储罐进行反应谱设计研究和时程分析法补充验算.结果表明:基于反应谱理论的简化模型是可行的,其与传统结构体系比较,能够有效降低基底剪力和罐壁倾覆弯矩,计算结果可取时程法的平均值和反应谱法的较大值,设计内罐罐壁时可仅考虑柔性脉冲质点(不考虑底板不对称振动)和对流质点作用的基底剪力和罐壁倾覆力矩,而设计基础时要考虑外罐质点、柔性脉冲质点(包含底板不对称振动)及对流质点作用的基底剪力和基底弯矩．     

在双向水平地震作用下建筑楼层反应谱法

本文以地面反应谱做为输入,提出了建筑的楼层反应谱法。其中特别考虑了以下问题:(1)以双向水平地震地面反应谱同时输入;(2)结构振动在质量(或刚度)不对称时的扭转效应;(3)设备(振子)与结构的相互作用;(4)振子阻尼与结构阻尼构成非正交阻尼系统。鉴于这些因素,文中采用了非经典振型分解法使运动方程解耦。本文还以自噪声做为地震动形式,详细推导了楼层反应谱的具体计算公式,计算时可直接采用。     

考虑扭转效应的平面不规则大底盘单塔楼减震性能分析

对平面不规则大底盘单塔楼进行隔震分析,分别将层间隔震支座及基础隔震支座应用于此类结构,分别建立层间隔震及基础隔震以及传统的抗震结构模型,利用有限元软件SAP2000对某单塔楼结构在罕遇地震作用下进行动力时程分析.通过楼层剪力,层间位移以及楼层加速度对比,表明采用隔震装置结构的减震效果明显,同时表明由结构平面布置不规则所导致的扭转效应引起我们高度重视.     

不同场地类别对基础隔震结构地震反应的影响

土-结构动力相互作用(SSI)会对结构的地震反应产生不可忽视的影响,不同场地条件下结构的地震反应也不同。基于有限元方法,建立了土-隔震结构动力相互作用的整体有限元分析模型,针对不同场地类别,分析SSI效应影响下的基础隔震结构地震反应规律及隔震效果。研究表明,随着地震动峰值加速度的增大,基础隔震结构层间位移、隔震层位移、基础转动角度及加速度反应呈现增大趋势。随着场地条件变差,隔震结构的地震反应也随之加大,隔震层的隔震效率明显较低,尤其是在Ⅳ类场地条件下影响更为明显。在场地条件差、基岩输入峰值加速度大的情况下,土体SSI效应对隔震结构地震反应的不利影响更为明显。     

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。     

反应谱法与时程分析法抗震分析对比

为了研究反应谱法与时程分析法的地震响应对比分析,采用ABAQUS有限元分析软件对多层钢框架结构中的一榀钢框架建立计算模型,比较反应谱法和时程分析法在多层钢框架下的结构顶层位移、最大层间位移、层间位移角和Mises应力值等地震响应.通过计算及模拟可知,由反应谱法得到的结构顶层位移是时程分析法的1.09倍,前者的最大层间位移及层间位移角是后者的1.07倍.结果表明,反应谱法和时程分析法在多层钢框架下的地震响应均符合规范要求,反应谱法计算的地震响应比时程分析法的地震响应大,反应谱法得到的地震响应偏于安全.分析结果为多层钢框架的抗震方法提供了理论支持.     

层间隔震结构的随机振动响应分析

首先推导出层间隔震结构的结构动力模型,采用将地震学中低频模拟方法和工程学中高频模拟方法相结合的综合功率谱模型,来模拟地震地面运动功率谱。其次用虚拟激励法进行层间隔震结构的随机响应分析。文末对一个20层的层间隔震框架作数值模拟,探讨了隔震层设置在不同层时,对结构层间位移随机响应的影响,通过各种综合因素的比较,而获得隔震层设置的最佳位置。     

某幼儿园基础隔震结构抗震性能分析

对某地下室柱顶基础隔震的4层框架结构幼儿园,应用有限元软件ETABS建模进行时程分析,分析超烈度地震作用下整体结构的抗震性能并重点讨论下部独立悬臂柱的抗震设计。结果表明:设防烈度7度(0.15g)多遇地震作用下,层间剪力减震效果显著;7度(0.15g)罕遇地震作用下,上部结构基本处于弹性,独立柱位移角极小;超烈度8度(0.20g)罕遇地震作用下,独立柱位移角仍然极小,楼层加速度减震效果显著,人体舒适度大为提高,隔震层仍然具有足够的稳定性和安全性,表明隔震设计显著提高了结构安全性。建议工程应用中类似隔震建筑在不影响地下室的使用功能条件下,加大独立柱刚度并优先选择较大直径的隔震支座。     

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.     

大沽南路立交桥典型连续梁的地震反应分析

针对大沽南路立交桥这个工程实例,利用ANSYS有限元分析软件,对典型箱型截面三跨一联连续梁建立了三维有限元模型,对其进行了模态分析,求出其前十阶的自振频率,并在此基础上运用地震反应谱法对该结构进行了地震反应分析,得出的几点结论对于理论研究和工程设计具有一定的参考价值.     

基于小波能量传递函数谱的结构损伤识别

为排除小波识别结构频率时地震动频带的干扰,提出了小波能量传递函数谱方法.该方法首先将地震动输入和结构地震反应小波谱分别沿时间轴积分,得到结构输入和输出的小波能量谱;然后将结构反应小波能量谱除以地震动输入小波能量谱,并定义为结构小波能量传递函数谱,该谱的脊线即为结构的时变频率.分别采用小波变换直接识别法和小波能量传递函数...