碟形弹簧竖向减震装置的竖向地震反应分析

对河北理工大学研制的由碟形弹簧和粘弹性阻尼器组合而成的碟形弹簧竖向减震装置进行了力学性能试验研究，建立了恢复力模型。并以一个8层框架为例，对其竖向地震响应进行了时程反应分析，对比了隔震结构及其相应非隔震结构的动力特性，计算出罕遇地震作用下结构各层的最大加速度和位移。结果表明，该竖向减震装置能够起到有效减轻竖向地震动的作用。     

碟形弹簧竖向减震装置的性能试验研究

基础隔震技术是目前应用最广泛的结构控制方法,但是,目前这种技术只是最大限度地减少或隔离水平地震作用,而对竖向地震作用几乎没有影响。为改善隔震技术在隔离竖向地震中的限制,研制了一种由碟形弹簧和粘弹性阻尼器组合而成的碟形弹簧竖向减震装置,并对其进行了在静载和动载作用下的力学性能试验研究, 给出了该装置在竖向静力和动力作用下的等效刚度和阻尼比,建立了恢复力模型,试验研究表明,碟形弹簧竖向减震装置能有效的解决竖向大承载力和竖向阻尼的难题,力学性能优良且稳定,加工制作容易,是一种比较理想的竖向减震装置。     

碟形弹簧对结构物隔振作用的计算研究

本文介绍了竖向地震作用下碟形弹簧的隔震作用。分析了工程结构减震技术,引入调谐质量阻尼器(TMD)技术,计算分析了不同刚度的基础隔震体系的隔震效果,以及(TMD)设置在结构的项部或底部与是否设基础隔震体系不同组合时,对竖向地震作用的隔震效果。     

水平-竖向复合隔震装置的性能试验研究

提出了一种水平-竖向复合隔震装置,设计了试验模型,通过力学性能试验检验试验模型的刚度和阻尼性能,验证了设计理论,并且分析了复合隔震装置在不同加载频率、预压平衡位置和振幅时的刚度和阻尼性能,碟形弹簧竖向减震装置和铅芯橡胶垫的性能对复合隔震装置性能的影响。结果证明,此复合隔震装置具有合适的水平和竖向的刚度和阻尼,性能稳定,是一种较好的隔震装置。     

基于钢弹簧装置的隔振减震结构设计方法

针对目前钢弹簧隔振减震装置在结构设计过程中在实用性和最优性上的不足,研究在对钢弹簧隔振减震装置试验研究和数值模拟研究的基础上,提出一种实用有效的钢弹簧装置隔振减震结构设计方法,该方法可以对装置竖向和水平向参数进行设计,以满足竖向隔振和水平向减震的控制要求,通过对四合院工程案例的隔振减震结构设计,验证设计方法的合理性。研究成果可为钢弹簧隔振减震装置在结构振动控制设计应用提供参考和指导。     

房屋建筑竖向减震分析

对在输入不同场地、不同频谱的地震波作用下房屋建筑的竖向减震体系进行时程分析，得到在合理控制减震装置的竖向刚度下可以有效减小竖向地震作用的结论，以达到理想的减震效果。     

基底摩擦减震多层砖房设计研究

本文提出以双层油毡夹石墨粉作为基底摩擦减震层的建议。对两个6层带和不带减震基底的缩尺石膏模型进行的振动台对比试验结果表明,具有摩擦减震基底的结构具有显著的减震效果,可以有效地减低地震反应及上部结构震害,并防止了倒塌危险。另外,此种做法可较其他减震措施经济。本文对基底减震体系滑移摇摆的四种运动机制进行了分析,建立了弹性及弹塑性阶段的动力反应方程,并对水平地震波与竖向地震波的耦合作用进行了验算。通过综合分析,获得了减震多层砖结构在不同基底摩擦系数、不同地震烈度及不同场地类别时地震反应的相互关系,并对具有基底减震措施的多层住宅在地震中的失效概率进行了研究。文末对减震多层砖房设计中有关摩擦材料选择、上部结构及基础设计准则、建筑构造措施及滑移限位装置等提出了具体建议。     

竖向地震作用对钢筋混凝土框架结构及三维隔震结构的影响

为了研究竖向地震作用对结构地震反应的影响以及三维隔震结构隔震效果,采用MATLAB编程计算了考虑竖向地震作用的反应谱,分析了竖向地震作用对结构加速度、速度与位移的影响;采用Open Sees分析程序建模并模拟了钢筋混凝土结构振动台试验,验证了有限元模型的正确性。在此基础上,设置了三维隔震层并对隔震结构与非隔震结构分别进行了动力时程分析,对比分析了隔震、非隔震结构加速度、位移反应以及梁柱截面内力的变化。分析表明:新型三维弹簧隔震结构隔震效果良好,竖向地震动可以进一步降低水平减震系数;设置隔震墩能有效减小框架梁支座截面内力,但对梁跨中截面内力改变较小。     

基于SMA—橡胶支座和碟形弹簧的球面网壳结构多维隔震

球面网壳结构是典型的大跨度空间结构,地震时水平和竖向地面运动分量对其地震响应的影响均十分显著。为了提高其抗震性能,采用SMA—橡胶支座和碟形弹簧形成分段隔震机制以降低结构的多维地震响应。本文建立了SMA—橡胶支座和碟形弹簧的隔震计算模型。进而,根据球面网壳结构多维隔震的动力方程,针对某单层球面网壳结构,开展了其在不同地震作用下的多维隔震控制研究。由时程响应的数值模拟结果可见,多维隔震网壳结构的杆件内力、加速度响应和位移响应较无控结构有了显著的降低,从而验证了所提出的多维隔震技术对于保护球面网壳结构免遭地震灾害破坏的有效性。     

考虑竖向地震作用新型三维隔震结构时程分析

竖向地震作用会引起额外的水平力并增大结构的P-Δ效应。本文将竖向地震作用引入到水平运动微分方程中,采用MATLAB求解非线性微分方程,研究了竖向地震作用对水平地震反应谱的影响,并在此基础上考虑竖向位移对新型三维隔震墩水平刚度的影响,进行了新型三维隔震结构非线性时程分析。研究结果表明:考虑竖向地震作用引起的P-Δ效应后,结构自振周期随时间变化,加速度反应谱值减小而位移反应谱值增大;结构高度越小、结构周期越长,竖向地震作用对反应谱的影响越大;考虑竖向地震作用及竖向位移对弹簧水平刚度的影响后,新型三维隔震结构加速度反应减小、位移反应增大,新型三维隔震结构减震系数可以控制在0.5以下。     

竖向基础隔震框架结构的竖向地震反应分析

对竖向隔震框架结构的竖向地震响应进行了时程动力分析，对比了隔震结构及其相应非隔震结构的动力特性，给出了罕遇地震作用下结构的最大层间轴力、位移等，得到了竖向隔震结构的竖向地震反应明显降低的结论。     

柔性储罐底环梁基础隔震地震动响应分析

基于储罐柔性罐底以及环梁基础结构的特点,提出了一种采用扇环铅芯叠层橡胶水平隔震支座与筒式黏弹性阻尼器碟形弹簧竖向隔震支座串连而成的三维隔震支座,将其与环梁基础联结构成隔震环梁基础。以50000m3储罐为例,忽略储罐罐壁的质量,将采用隔震环梁基础的大型储罐中的液体质量简化成不考虑质点间耦合作用的三质点体系模型,在水平地震动激励下对其进行水平隔震地震动响应分析,给出了简化模型地震动响应变化规律;考虑储罐罐壁与液体耦合作用,将采用隔震环梁基础的大型储罐中的液体质量简化成单质点体系模型,在竖向地震动激励下对其进行竖向隔震地震动响应分析,同样给出了简化模型的地震动响应变化规律。     

碟形弹簧竖向隔震结构振动台试验及数值模拟研究

提出了一种组合式碟形弹簧竖向隔震支座(DSB),性能试验结果表明,DSB具有较低的竖向刚度和20%左右的竖向等效阻尼比。采用不同地震波进行了1/2比例的基础固定模型及DSB竖向隔震模型振动台试验,试验结果表明,DSB的竖向隔震效果显著,随着输入地震加速度幅值的增加,DSB竖向基础隔震模型的隔震层发生较大的竖向变形,而上部结构的层间相对位移变化不大,输入加速度幅值为0.4g时DSB竖向隔震模型的加速度反应降低了50%以上,结构顶层的位移反应降低了40%以上,具有明显的竖向隔震效果。最后利用有限元分析软件,采用时程分析法对相同工况时模型结构的地震反应进行了数值分析,并与振动台试验结果进行了对比,两者吻合较好。     

砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板加固及隔震加层振动台试验研究

为研究砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板加固技术的加固效果,并探讨在其顶部隔震加层的可行性,进行了3个相似比为1/4模型的振动台对比试验, 模型分别是加固砌体结构模型、加固后加层非隔震结构模型和加固后加层隔震结构模型。试验测试了模型结构的动力特性及其在不同地震作用下的动力响应,为了分析结构震损后的动力响应,在试验模型经历罕遇地震作用下的损伤后又继续进行不同水准地震输入试验。试验结果表明：加层非隔震结构的上部钢框架鞭稍效应非常明显;加层隔震结构有效延长了结构自振周期,增大了结构阻尼比。加层隔震结构既有效降低了下部砌体结构的地震响应又降低了上部钢框架的地震响应,其加固效果和抗震性能优越。同时,震损后加层隔震结构的隔震效果明显降低,下部砌体的加速度反应可能大于加固结构和加层非隔震结构,建议在设计时充分考虑这种不利影响。     

砌体结构在地震下的非线性计算模型

针对目前砌体结构计算模型在弹塑性动力时程分析中的不足,本文采用一种三弹簧单元宏观模型进行整体结构的非线性计算.首先,将其计算结果与单片砌体构件试验结果对比,验证了模型的准确性;随后,采用该模型对一简单空间砌体结构进行静力和动力分析,并计算了不同地震烈度下的结构响应,得到令人较为满意的结果.以层间位移角定义了各墙体构件的弹性、破坏和极限3个阶段,对整体结构的损伤情况给予了评价,并提出以竖向承载构件完全失效作为结构倒塌的判别准则,使三弹簧单元模型在砌体结构抗震研究方面具备一定的适用性.     

消能摇摆高位隔震结构体系的地震反应特性

双段消能摇摆结构体系是通过两段串联的摇摆结构,控制主体结构各楼层在地震作用下均匀变形,抑制薄弱层的产生,也降低了主体结构对于摇摆结构的刚度需求。在变形集中的摇摆结构底部布设位移型阻尼器,可进一步提高结构的抗震性能。但是该体系存在承载力较低、上段结构地震反应相对较大的不足。基于此,提出了消能摇摆高位隔震结构体系,即在双段消能摇摆结构体系的分段楼层位置增设劲性支撑,以抑制上段结构的摇摆运动,提高结构的刚度与承载力;同时,下段结构允许发生摇摆,发挥高位隔震层的作用。以消能摇摆高位隔震结构体系为研究对象,分析对比了其他三种结构体系：传统支撑框架结构体系、双段消能摇摆结构体系、不含位移型阻尼器的摇摆高位隔震结构体系。采用OpenSees软件建立了弹塑性有限元分析模型,对四种结构体系进行弹塑性抗震分析和增量动力时程分析。研究表明,消能摇摆高位隔震结构体系的刚度与承载力较高,地震反应较小,抗震性能与抗倒塌性能良好。在摇摆结构分段位置加设劲性支撑层,可以抑制上段结构在地震作用下的变形,并发挥下段摇摆结构的隔震作用。布设于分段位置与摇摆结构底部的阻尼器,可以充分消耗地震能量,提高结构体系的抗震性能。