装配式混凝土剪力墙隔震结构地震反应模拟分析

通过建立带有隔震层的装配式高层混凝土剪力墙结构空间有限元模型,对青岛某装配式混凝土剪力墙结构进行隔震设计的有限元非线性分析。用SAP2000对该带有隔震层的结构模拟地震振动响应,与没建立隔震层结构进行层间剪力和剪力比对比分析,并验算隔震支座的水平位移,得出非隔震与隔震结构的层间剪力比范围为2.01~7.45。根据现行抗震规范要求,带有隔震层的装配式结构即使在8度设防烈度下,仍然具有将近2倍的安全储备,隔震技术对于装配式建筑具有良好的抗震性。     

某高层框架剪力墙隔震结构的抗震性能分析

结构通过隔震设计后周期延长,能够降低上部结构地震作用。本文以某高层框架剪力墙结构为研究对象,对其进行隔震设计以及动力时程分析。研究结果表明：设防地震作用下,结构的层剪力与层倾覆力矩大大降低,水平向减震系数为0.47,罕遇地震作用下的隔震层最大位移满足要求,并且与非隔震结构相比,隔震结构的构件损伤明显减小,特别是上部结构底部加强区的剪力墙构件混凝土的损伤情况得到很好的改善。     

采用基础隔震的高层剪力墙结构时程反应分析

对某高层隔震剪力墙结构进行了三维有限元时程分析,并对比分析了隔震结构与非隔震结构在多遇地震和罕遇地震作用下剪力墙结构的最大层间位移、最大层间剪力,得到一些有意义的结论。     

装配式与现浇钢筋混凝土联肢剪力墙基础隔震结构受力性能对比研究

本文旨在对装配式钢筋混凝土联肢剪力墙基础隔震结构与现浇钢筋混凝土联肢剪力墙基础隔震结构受力性能进行对比研究,采用ABAQUS有限元分析软件,对4组不同高宽比的装配式和现浇联肢剪力墙基础隔震结构进行了非线性有限元分析。研究结果表明:装配式和现浇联肢剪力墙基础隔震结构的骨架曲线、刚度退化、破坏模式基本相同;然而结构进入塑性阶段后,装配式隔震结构底部剪力墙接缝张角逐渐明显,装配式隔震结构底部三层剪力墙的纵筋屈服数量小于现浇隔震结构;随着位移的增大,装配式隔震结构由于接缝张角引起的顶点水平位移占比达到10%左右,装配式隔震结构的隔震层转动引起水平位移占比小于现浇隔震结构。     

盒式房屋层间摩擦隔震体系地震反应的研究

针对一种装配式钢筋混凝土盒式结构房屋，研究了其在各层之间均设置摩擦隔震部件时的地震反应分析模型和理论。在该体系中，除基础部位允许产生摩擦滑动外，上部各层也采用了摩擦滑动隔震构造，这种体系将房屋结构沿竖向在每层之间的隔震缝处断开，从而由下至上反复多次改变了地震反应动力分析的结构模型，并重点对层间摩擦隔震的力学机制作了理论研究，建立了地震反应时程分析的有关公式，为该结构的动力计算分析奠定了基础。     

基于某高烈度区地铁上盖建筑的装配式钢结构体系的研究

传统高烈度区地铁上盖建筑采用装配式混凝土结构体系，存在刚度突变、必须采用隔震层、结构超限及建设成本较高等问题。提出了一种适用于高烈度区地铁上盖建筑的装配式钢结构体系，包括主体结构和围护结构配套体系。通过对比装配式钢结构与装配式混凝土结构的结构性能、建造成本等，得出装配式钢结构在一定程度上避免了结构超限问题，不仅能大幅降低盖下和盖上的建设成本，还能满足建筑大开间灵动性及后期改造的需求。在此基础上，进一步取消高烈度区装配式钢结构体系与盖下间的隔震层，通过大震弹塑性计算分析，证明取消隔震层后的装配式钢结构体系在罕遇地震下仍有很好的抗震性能，且可节约综合建造成本，对现有的装配式政策及地铁上盖建筑市场需求具有很高的适应性。     

PC隔震框架预制单元拆分及整体结构地震损伤分析

为研究不同预制单元拆分方式对装配式混凝土(PC)隔震框架抗震性能的影响,考虑预制构件节点拼接位置的不同,选取了3种PC隔震框架预制构件的拆分方式,即梁柱节点与梁柱整体预制的拆分方式1、多层柱与节点整体预制的拆分方式2以及传统梁柱节点区后浇的拆分方式3。利用有限元软件ABAQUS分别建立了采用3种不同拆分方式的5层装配式隔震框架PCIF-1,PCIF-2,PCIF-3及对应的现浇隔震框架RCIF,并对地震作用下结构变形、层间位移角和结构损伤耗能等进行了对比分析。结果表明:相较现浇结构,装配式结构刚度较弱,罕遇地震作用下,装配式隔震框架层间位移和隔震支座变形增大,上部结构损伤更为严重,隔震层损伤略微增加; 不同拆分方式下,装配式隔震框架损伤程度和位置分布不同,现浇结构集中于底层柱端,装配式结构连接界面处较为薄弱,应力较大; 采用拆分方式1,2的装配式隔震框架PCIF-1和PCIF-2均满足抗震需求,受力性能良好; 综合考虑结构受力和施工方便,建议采用拆分方式1对装配式隔震框架进行预制构件拆分。     

新型蜂窝型钢网格盒式双筒结构隔震性能分析

面对地震灾害等难题,新型高层装配式蜂窝型钢网格盒式双筒结构体系可以有效应对.采用反应谱和动力时程分析方法,重点分析了多、罕遇地震作用下新型结构在隔震和非隔震情形时的楼层剪力、楼层位移以及抗风验算等指标,并与普通结构进行对比.研究结果表明:非隔震时,新型结构的楼层剪力和楼层位移比普通结构小;隔震时,铅锌橡胶支座能够吸收地震能量,减小上部结构的地震反应,减小结构楼层剪力的同时增大结构的楼层位移;新型结构和普通结构均能满足规范要求,但新型结构具有更好的应用前景.     

层间隔震结构隔震层位置对下部结构的影响

以某框架剪力墙结构的层间隔震建筑为例,利用有限元分析软件Etabs 2013非线性版建立了其简化分析模型,通过改变隔震层位置,对比分析了隔震层分别设置在第一层柱顶和第四层柱顶时,该模型的隔震层以下结构在大震下的动力特性,指出在设计隔震层位置时,宜低不宜高。     

考虑高阶效应的高层基础隔震结构振动与控制

为了研究高层基础隔震结构的高阶效应及其控制方法，揭示了高层基础隔震结构的高阶效应机理。以实际工程为原型，进行了1/15比例的缩尺模型地震振动台试验，同时建立有限元模型，通过时程分析方法获得加速度与位移响应，并将分析结果与试验数据进行对比验证了有限元模型的有效性。研究结果表明：在一定条件下，高层基础隔震结构高位部分可能产生较明显的高阶效应，其响应突变层位置基本置于高位部分质量与结构总质量占比约为1/5处；8度罕遇地震作用下，结构顶部加速度放大系数超过2,响应突变层附近层间位移角超过1/100,该类型结构可能具有较大安全隐患；提出的基础隔震与TMD混合减震方案和基础与层间混合隔震方案均能有效的解决高层基础隔震结构的高阶效应，其中基础隔震与TMD混合减震方案振动控制效果能达50%左右；基础与层间混合隔震方案的最佳减震效果可接近50%。     

超高层错层隔震体系地震响应研究

超高层错层隔震体系是层间隔震体系基础上发展而来的一种隔震结构。建立了某超高层错层隔震结构有限元模型,分别输入普通地震动、远场类谐和长周期地震动和近断层脉冲型长周期地震动3种不同类型的地震动,分析错层隔震结构在3种地震动作用下的响应,并与层间隔震结构响应进行分区比较。结果表明：错层隔震结构和层间隔震结构在3类地震动作用下层间位移较小,基底剪力较小,塑性铰少,两种结构均具有良好的减震效果;在普通地震动作用下,错层隔震结构相比于层间隔震结构层间位移减小、基底剪力减小,其减震性能较层间隔震结构更优;错层隔震结构在不同长周期地震动作用下减震效果具有一定差异性,在近断层脉冲型地震动作用下的减震效果稍优于层间隔震结构的,在远场类谐和长周期地震动作用下的减震效果稍劣于层间隔震结构的。在受远场类谐和长周期地震动影响的区域,错层隔震结构在设计时需对中部隔震层附近的核心筒予以充分关注。     

某别墅首层柱顶隔震设计分析

对某别墅进行首层柱顶隔震设计。时程分析表明:在7度多遇地震作用下,隔震结构与非隔震结构相比,隔震层以上最大层间剪力比为0.26,减震效果明显;首层柱子按7度罕遇地震作用下产生的内力进行强度设计,具有足够的强度;分析对比了隔震结构和非隔震结构在7度和8度罕遇地震下的层间位移角,结果表明隔震结构在罕遇地震下的层间位移角远远小于非隔震结构,隔震结构在大震下表现出了良好的工作性能。     

高层混凝土框架核心筒-木盒混合结构抗震性能研究

提出了一种以混凝土框架-核心筒结构为“主结构”,每层主结构间内嵌3层装配式轻型木结构为“子结构”的装配式高层建筑结构体系。该混合结构体系实现了建筑使用功能多样化,结构体系集成化,建筑材料绿色化,建造施工装配化的特点。着重研究了体系中主结构与子结构间的连接,根据连接的特点和强弱,提出了3种不同的结构模型：1）重力模型,其特点是主结构与子结构在侧向不连接或弱连接,不考虑子结构对整体结构抗侧刚度的贡献;2）刚度模型,主子结构间采用螺栓有效连接;3）隔震模型,其子结构底面与主结构采用隔震支座连接。采用有限元软件SAP2000对3种具有不同受力特点的模型结构进行抗震性能分析研究。结果表明：重力模型主结构受力安全合理;刚度模型中子结构对整体结构抗侧刚度的贡献可达6%~35%;隔震模型中隔震子结构可明显降低整体结构的地震反应。与建筑功能相同的混凝土框架核心筒结构相比,混凝土框架核心筒-木盒结构自重可减轻25%,地震作用可减小30%,有利于在地震设防区应用。     

设置阻尼负刚度系统的高层隔震结构地震响应分析

基于预压弹簧的变形受力特点设计了一种附带阻尼的负刚度系统，该系统通过预压弹簧的斜向变形出力可实现负刚度性能，并采用黏滞阻尼器提供阻尼性能。根据上述思想设计组装了负刚度模型装置并进行静力试验研究，基于试验结果提出了考虑弹簧刚度、弹簧长度、弹簧预压缩量的负刚度系统的力学模型，并进一步建立了负刚度隔震系统的动力分析模型，提出了负刚度装置的最优参数选取方法，指出了最优负刚度配比的选取由隔震支座的阻尼比决定。将所提出的负刚度系统应用于某高层隔震结构中并进行了动力分析，结果表明，附加负刚度系统不仅能够减小高层建筑在地震作用下上部结构的加速度响应、层间变形，而且可有效控制隔震层的位移响应，实现了在罕遇地震作用下同时降低上部结构的加速度响应和隔震层位移响应的目标。     

带中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架拟动力试验

为解决较大跨度自复位钢框架结构层间位移角可能超限或耗能不足的关键问题,课题组前期提出将中间柱型阻尼器应用于装配式自复位钢框架。但是因门窗开洞等要求而不能在跨中处设置中间柱型阻尼器,从而提出了带双中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架,对其进行了拟动力试验,并与带单中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架的拟动力试验进行了对比,分析了其位移响应、滞回性能、中间柱摩擦阻尼器滑动、索力及典型部位应变变化等。结果表明,两榀框架震后短梁-长梁连接界面处残余转角和索力降低均较小,具有良好的开口闭合机制,耗能能力较优,能够有效避免主体结构的损伤,且带双中间柱摩擦阻尼器的装配式自复位钢框架控制结构侧移效果更好,耗能性能更优,适用于较大跨度的多高层结构。     

弹性滑移支座在高层隔震建筑中的应用研究

介绍了弹性滑移支座的基本构造、工作机理和力学性能;进行了弹性滑移支座和天然橡胶支座混合隔震和叠层橡胶支座隔震算例的对比分析,说明只要合理布置结构、设计好隔震层的恢复力特性,高层建筑采用隔震技术也可能达到较好的隔震效果;最后介绍了弹性滑移支座在日本两个典型高层隔震建筑中的应用实例.     

竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架-剪力墙结构体系抗震性能研究

为提高传统钢结构体系在住宅产业化应用中的标准化程度、装配化效率以及安全性能,提出了竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架-剪力墙结构体系,并对其抗震性能进行了分析与评价.以某高层住宅楼工程为结构方案原型,基于多遇地震作用下弹性层间位移角相同的控制标准,分别按传统组合框架-剪力墙结构体系和按竖向承重与水平抗侧相分离的组合框架...     

装配整体式剪力墙模型结构振动台试验研究

为了研究装配整体式剪力墙结构的抗震性能,设计并制作了1个12层1/5装配整体式剪力墙模型结构,选用3条地震波,通过振动台试验,研究了装配整体式剪力墙模型结构的动力特性、加速度放大系数、楼层剪力和位移及最大层间位移角等动力响应,并记录了裂缝形态。试验分析表明：模型结构的自振频率在完成第一阶段水准地震波输入后下降约20%;随峰值加速度增大,模型结构自振频率减小,加速度放大系数逐渐降低,楼层剪力逐渐增大;在塑性阶段,预制墙板顶部或底部与现浇楼板连接部位出现多条水平裂缝,且沿模型高度分布较为均匀,模型结构的非线性变形明显,层间位移角显著增大,自振频率显著降低;采用层间位移角对其进行抗震性能评价,在8度抗震设防时该结构具有良好的抗震性能,但应加强预制墙板与楼板的连接,增强其整体性,避免楼层通缝的出现。     

远场长周期地震动作用下超高层建筑响应特性

已有震害研究表明超高层建筑在远场长周期地震动作用下易出现长时间晃动的共振现象,国内超高层建筑在不同概率水平的远场长周期地震动作用下的响应特性有待验证。为此,参考实际工程建立超高层结构模型,利用已有方法确定不同概率水平的校验远场长周期地震动,对比分析超高层建筑在远场长周期地震动和规范设计地震动作用下的结构响应特性、非结构响应特性,以及居住者感受程度。分析结果表明：在结构响应方面,相较于同概率水平的规范设计地震动,远场长周期地震动作用下结构的层间位移角增大约15%,楼层累积滞回耗能提高约100%;在非结构响应方面,相较于同概率水平的规范设计地震动,远场长周期地震动作用下的中部楼层的位移敏感构件损坏、顶部楼层的长周期附属设备加速度响应、家具滑动和居住者不安度相对显著。超高层建筑主要应通过提高结构耗能能力和控制非结构响应来应对远场长周期地震动。