基础隔震结构性态水准和性态目标的研究

以国内外有关结构性态水准和性态目标的主要研究成果为基础,参考国内的相关规范和标准,将基础隔震结构的性态分为5个水准:健康、亚健康、病态、生命安全和毁坏,并针对建筑不同使用功能的重要性提出了3个层次的设防目标:一般设防目标、强化设防目标、重点设防目标。同时,对基础隔震结构用设计基准期定义其不同功能类别,计算了设计基准期不同的三类建筑不同地震动水准的相当超越概率;提出了不同使用功能结构水平向减震系数与隔震后上部结构水平地震作用和抗震措施所对应的烈度分档建议值。最后,将基础隔震RC框架结构的设防目标进行了量化。     

基于隔震-减震混合控制的钢筋混凝土框架医院建筑抗震性能分析

文章选取一栋钢筋混凝土框架医院建筑为研究对象,采用叠层分析法对该建筑进行隔震-减震混合控制的设计。选取7条地震波,采用Perform-3D软件分别在设防地震和罕遇地震下对隔震结构和隔震-减震结构进行动力时程分析,对比其抗震性能的差异。结果表明,在设防地震和罕遇地震下,相较于隔震结构,隔震-减震结构能有效减小结构的层间位移角和顶点位移,提高结构的抗震性能水准。     

耗能减震加固结构的性能水准与设防目标

以国内外有关结构性能水准和性能目标的主要研究结果为基础 ,根据耗能减震加固结构的特点 ,结合我国《建筑抗震设计规范》(GB5 0 0 11 2 0 0 1)的要求和基于性能抗震加固设计理论 ,将耗能减震加固结构的性能分为四个水准 :健康、亚健康、病态、生命安全。针对不同重要性类别的建筑提出了三个层次的设防目标 :“小震不坏 ,中震可修 ,大震不倒”、“中震不坏 ,大震可修”、“大震不坏”。最后 ,将设防目标进行了量化。     

高烈度区某复杂平面高层教学楼隔震设计

昆明市某新建中学为采用钢筋混凝土框架结构体系的隔震建筑,属于8度区重点设防类建筑。介绍了结构的隔震设计,包括多遇地震弹性分析、设防地震分析和罕遇地震分析等内容。根据超限情况,提出相应抗震性能目标及加强措施。分析结果表明,工程虽属于重点设防类建筑,但通过详细抗震计算分析及抗震加强措施,能满足相应的抗震要求,做到“小震不坏、中震保证正常使用功能、大震不倒”的抗震目标。     

重庆某超高层结构设计

建筑抗震性能化设计是结构抗震设计方法的发展趋势。采用性能化设计方法使结构抗震设计从宏观定性的目标转化为具体的多重目标,从而提高设计的可靠性。首先建立超限高层建筑结构在不同水准地震作用下的抗震性能水准、性能目标及性能设计指标。通过多种软件计算结构在多遇地震和设防地震作用下的弹性响应,并进行结构弹性时程分析和罕遇地震作用下的弹塑性时程响应分析,然后利用各水准地震作用下的响应判定结构的性能水准,从而确定结构是否达到预期的性能目标。计算结果表明:重庆某179.6米超限高层能够满足我国现行抗震规范提出的各项抗震设防要求和各项既定的抗震性能目标。     

超限高层住宅建筑的抗震设计

目前超限高层住宅建筑越来越多,本文遵循现行规范的抗震设防目标、结构抗震性能水准及结构性能目标．阐述超限高层住宅建筑的抗震设计方法及其在工程实例中的应用。     

面向多级性能设防目标的铅芯橡胶隔震支座基础隔震结构优化设计及分析

根据我国现行建筑抗震设计规范的要求,对基础隔震结构设计时采用将隔震层与上部结构分离计算的方法(即分离式方法),这种方法没有将设防地震作用下的水平向减震系数和罕遇地震作用下的隔震层水平变形这两方面的性能要求同时考虑,难以获得最优的隔震支座力学性能的需求参数以及用于上部结构设计的水平向减震系数。为此,以铅芯橡胶隔震支座(LRB)基础隔震结构为研究对象,采用两自由度体系的简化模型,基于等效线性化和振型分解反应谱法推导了LRB基础隔震系统力学性能参数与水平向减震系数、隔震层最大水平变形之间的简化公式,参数分析中发现,存在一个临界屈服强度比(即铅芯屈服剪力与LRB基础隔震结构总重力的比值)使得水平向减震系数取得最小值,而且当取值大于该临界屈服强度比时,水平向减震系数和隔震层最大水平变形这两个性能指标相互矛盾,无法同时取得最优解,为此将优化目标取为两性能目标的线性组合,从而确定最优屈服强度比,并根据最优屈服强度比所对应的水平向减震系数进行上部结构设计,从而建立面向多级性能设防目标的LRB基础隔震结构优化设计方法。算例分析表明,按照上述优化设计方法所得到的水平向减震系数和隔震层最大水平变形与时程分析结果基本相符,说明该方法合理可行。通过对比分析认为,采用面向多级性能设防目标的优化设计方法所设计的LRB基础隔震结构即使在巨震作用下也具有良好的抗震性能。     

基础隔震框剪结构性能水准与量化指标研究

隔震技术在高层建筑中应用越来越广泛。框剪结构是高层建筑常用的结构形式,隔震技术在框剪结构中的应用值得研究,而基础隔震框剪结构基于性能抗震设防标准的研究还不充分。参考国内外相关规范通则及研究成果,同时依据基于性能的抗震设计的理论,提出基础隔震框剪结构的设防标准,为基于性能基础隔震框剪结构设计提供了参考。     

钢模块-框架复合建筑隔震设计及性能分析

模块化建筑是一种新兴的建筑结构形式,是建筑实现工业化的表现形式。针对钢结构的模块-框架复合建筑结构,对天津市静海白领宿舍公寓进行了详细的基础隔震设计,并将其抗震性能与未隔震结构的抗震性能进行了对比,旨在确定隔震是否适合模块结构并且找到适合模块建筑的隔震方式。比较发现:将基础隔震设计运用在此结构形式上,结构表现出良好的隔震效果;此外,为比较隔震性能的优劣,同时在该结构上进行了层间隔震的设计。比较发现:对于钢模块-框架复合结构,基础隔震的效果更好。最后对基础隔震结构进行了Pushover分析计算,由塑性铰出现的顺序及状态,发现其抗震性能良好。     

基于性能的基础隔震结构设计基本框架

在国内外有关基础隔震与基于性能的设计方法研究的基础上,提出了基于性能的基础隔震结构设计的基本框架,并给出了设计过程中基础隔震结构的性能目标、上部结构的概念设计、基础隔震结构的设计方法、隔震层的设计、基础隔震结构的分析、基础隔震结构的抗震性能评估和社会经济综合评价各关键环节的研究思路,较为清晰地展现了设计的基本过程,同时,对其中关键的基于性能的基础隔震结构的性能目标、基础隔震结构设计方法、隔震层的设计等方面做了重点的介绍.将基础隔震结构的性能划分为三个水准,并将基础隔震RC框架、框架-剪力墙结构的性能水平进行了量化;利用直接基于位移的设计方法对基础隔震进行设计,给出了设计步骤;由隔震结构的阻尼比和求得的等效刚度对隔震层进行设计.     

最小地震剪力系数对隔震结构抗震性能的影响

最小地震剪力系数是隔震结构设计的关键控制因素之一。对等效周期为2~6s的单质点隔震体系在远场地震动（FF地震动）、近场含脉冲地震动（NFWP地震动）和近场不含脉冲地震动（NFWNP地震动）作用下的剪力系数分布特点进行分析,并将其与规程中有关最小地震剪力系数的相关规定进行对比,探寻在不同抗震设防烈度下,不能满足最小地震剪力系数的隔震结构的等效周期范围。以位于我国抗震设防烈度8度区的某隔震结构为例,采用三种不同的设计地震剪力取值方法,设计了6种不同的结构模型。通过模型的弹塑性时程分析,比较了地震动的近远场特性对各模型抗震性能的影响,及其在罕遇地震作用下的性能差异。分析结果表明：地震动的近远场特性对隔震结构的楼层设计剪力影响较大;对不满足最小地震剪力系数要求的隔震结构,采用放大设计地震剪力使其承载力满足最小地震剪力系数的方法,能够有效提高其抗震能力;不考虑最小地震剪力系数对结构设计地震剪力的限制,采用结构的实际地震剪力需求进行设计的隔震结构能够满足地震作用下的承载力和层间位移限值要求。     

磁流变阻尼智能加固体系的试验研究

提出利用磁流变阻尼器(MRD)对有损伤结构进行智能加固。根据MRD的特点,结合我国抗震设计规范,给出MRD智能加固的三个等级性能目标,对其进行量化,并确定MRD智能加固的设计要点。利用MRD对一有损伤钢筋混凝土框-剪偏心结构进行抗震加固,并进行振动台试验。结果表明,采用MRD智能加固后的结构抗震性能大大提高,优于用被动控制方法加固的结构。     

Multi-objective fuzzy control of smart base isolated spatial structure

Base isolation systems are used widely to reduce the dynamic responses of structures subjected to a seismic load. Recently, research has been conducted actively on smart base isolation systems that can effectively reduce the dynamic responses of isolated structures without accompanying increases in the base drifts. On the other hand, control performance of smart base isolation systems for spatial structures has not attracted significant attention. This study examined the dynamic response reduction capacity of a smart base isolation system for a spatial structure subjected to seismic excitation. MR dampers and low damping elastomeric bearings were used to compose a smart base isolation system, and its vibration control performance was compared with that of the optimally-designed, lead-rubber bearing (LRB) isolation system. A fuzzy controller was used to effectively control the spatial structure with a smart base isolation system. The dynamic responses of the spatial structure with an isolation system conflicted with the base drift. Therefore, these two responses were selected as the objective functions to apply a multi-objective genetic algorithm to optimize a fuzzy controller. The numerical simulation results showed that the smart base isolation system proposed in this study can reduce drastically the base drifts and seismic responses of the example spatial structure compared to the optimally designed LRB isolation system.     

基于易损性的钢筋混凝土框架结构抗震性能裕度评估

采用性能裕度比作为评估结构抗震性能的指标,该指标通过计算地震易损性中位值与多遇地震、设防地震和罕遇地震强度的比值来评估结构的抗震性能裕度。选择4种考虑不同抗震设防水平的5层3跨钢筋混凝土平面框架结构作为研究对象,通过易损性分析,计算得到结构的性能裕度比。研究结果表明：随着结构抗震设防水平的提高,结构的地震易损性中位值和结构所对应的多遇地震、设防地震和罕遇地震的强度随之增加。然而,由于前者的增加幅度要小于后者的,因此,结构的性能裕度比随其抗震设防水平的提高而降低;在设防地震和罕遇地震作用下,结构具有足够的性能裕度以满足“中震可修”和“大震不倒”的性能要求;抗震设防水平的提高会使结构不满足“小震不坏”的性能要求。     

自复位支撑-摇摆框架结构体系及其基于位移抗震设计方法

本文提出一种可恢复功能结构体系——自复位支撑-摇摆框架结构体系，旨在同时实现较大刚度、自复位能力以及构件间的变形协调。针对可恢复功能结构体系防震能力强的特点，已建立了可恢复功能结构体系“小震及中震不坏，大震可更换、可修复，巨震不倒塌”的抗震设防四水准目标。文中结合可恢复功能结构体系四水准性能指标，采用基于位移的抗震设计方法，进行了自复位支撑-摇摆框架结构设计。以一幢四层结构为例，给出了四水准抗震设防目标下的基于位移设计方法算例，并建立了ABAQUS有限元数值模型，进行了弹塑性时程分析。分析结果表明，按文中方法设计的自复位支撑-摇摆框架体系可满足可恢复功能结构体系抗震设防目标，达到各性能指标要求。     

基于BP神经网络的建筑结构隔震初步设计系统

基于BP人工神经网络,以建筑结构的抗震设防类别、设防烈度、场地类别、地震分组、高宽比、长宽比、刚度,质量和面积为主要影响因子,以隔震后结构的最大层剪力比和支座最大位移作为输出结果,建立一个隔震初步设计系统.经25个训练样本对该网络进行训练后,利用15个测试样本对网络进行了测试.通过测试结果与实际设计结果的对比,网络的平...     

极罕遇地震作用下铅芯橡胶隔震支座基础隔震结构抗震性能研究

基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下具有良好的抗震性能。随着GB 18036—2015《中国地震动参数区划图》引入了极罕遇地震作用，有必要探讨基础隔震结构在极罕遇地震作用下的抗震性能。以两自由度体系(简化模型)和多自由度体系(纤维模型)的铅芯橡胶隔震支座(LRB)基础隔震结构为研究对象，基于弹塑性时程分析的统计结果，分析并比较了设计、罕遇和极罕遇地震作用下上部结构屈服承载力(即降低上部结构抗震设防烈度)和LRB隔震支座力学性能参数对整个LRB基础隔震结构抗震性能的影响。分析结果表明：极罕遇地震作用下，采用降低抗震设防烈度的方式对隔震后的上部结构进行结构设计并不可取；为了保证在极罕遇地震作用下LRB基础隔震结构的上部结构和LRB隔震支座不发生破坏，应尽可能使用大直径和低橡胶剪切模量的LRB隔震支座；如何保证LRB基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下的性能要求以及在极罕遇地震作用下的安全性能是一个具有挑战性的问题。     

基础隔震和非隔震结构模型振动台试验对比研究

昆明新国际机场航站楼(A区)结构为目前世界最大单体隔震结构。建立了该建筑1/60缩尺模型,完成了隔震结构模型和非隔震结构模型的振动台对比试验。研究了隔震结构模型和非隔震结构模型的动力特性,以及隔震结构在8.2度多遇、基本、罕遇地震烈度作用下和非隔震结构在7.5度多遇、基本、罕遇地震烈度作用下结构的加速度和位移反应,以及基础隔震对结构顶部大跨网架竖向振动的影响。研究结果表明,基础隔震能够延长结构自振周期,增加结构阻尼比,有效降低隔震层上部结构的地震反应,同时能够有效降低大跨网架结构的竖向振动;发现该建筑进行基础隔震后按照7.5度设防烈度设计能够满足8.2度设防烈度要求,且满足小震不坏、中震可修、大震不倒的抗震设防要求。     

某基础隔震结构的设计与应用研究

对厦门某一幼儿园教学楼进行基础隔震设计,采用动力时程分析方法,分析结构在设防烈度下中震及大震作用下的结构响应。对比抗震结构和隔震结构两者的周期、层间剪力和层间位移,对比结果表明,相较于抗震结构,隔震结构的周期变长,隔震结构受到的地震作用效应大幅降低,上部结构的水平向减震系数为0.39。经设计验算,结构隔震设计满足我国现行建筑抗震设计规范的规定,可为类似基础隔震工程的应用提供借鉴。