北京当代MOMA隔震连体结构的整体分析

近年来我国出现了许多复杂的连体结构.拟建的北京当代MOMA工程中,采用8个设有隔震支座的空中连廊将9幢主体塔楼依次相连,从而形成环形超大规模复杂连体结构.本文针对上述连体结构,进行了考虑隔震支座非线性性质的地震响应分析,将有连体与无连体结构的动力响应进行对比.结果表明,设计中选用的隔震支座可以满足要求;由于采用隔震支座,减弱了连体结构对主体结构的影响,从而使主体结构的设计难度大为降低,保证了结构的安全性.最后,针对本工程连体结构的其他相关问题进行讨论,并给出结构设计方法.     

长沙东方芙蓉广场高位连体结构设计

长沙东方芙蓉广场的1#,2#,3#楼通过高空钢连廊连接为双塔连体结构,在风效应或地震作用下,连体结构的动力特性因连廊的存在而相互影响,使连接部位的受力变得非常复杂,连廊极易与主体结构脱离,造成人员或财产的重大损失。采用铅芯橡胶支座的弱连接连体结构形式,对铅芯橡胶支座进行了隔震支座非线性地震响应分析,对比主体结构有连体与无连体结构的动力响应。结果表明,设计中选用的铅芯橡胶支座可以满足要求。同时由于采用了隔震支座,减弱了连体结构对主体结构的影响,可对主体结构和连体部分分别进行设计,从而降低主体结构的设计难度,保证结构的安全性。     

采用被动控制的四塔连体结构振动台试验研究

某四塔连体结构在顶部通过300m长的空中连廊在高度235m处连接,形成复杂的多塔楼高位连体结构。为减小地震作用下的结构响应及结构构件内力,采用被动控制方案,空中连廊与四栋塔楼的连接节点采用摩擦摆隔震支座,并设置阻尼器进行耗能与限位。为检验四塔连体高位减（隔）震结构的抗震性能,进行了1/25缩尺模型的模拟地震振动台试验研究。结果表明：采用被动消能减震的四塔连体结构满足抗震设计要求;摩擦摆隔震支座与黏滞阻尼器产生了良好的隔震与消能减震效果,空中连廊构件在罕遇地震作用下保持弹性工作状态。     

基于试验的大跨异形钢连廊连体结构地震易损性分析

为研究大跨异形钢连廊连体结构的地震易损性,以某实际工程为研究背景,首先分别定义连体结构中的框架剪力墙结构、橡胶支座端和预埋锚固端的极限状态与损伤指标,并采用有限元软件SAP2000建立分析模型。其次,根据结构所在的场地条件,选取了24条地震动记录,并对结构进行三向地震激励下的增量动力分析。在此基础上,以最大层间位移角、橡胶支座的剪切应变和预埋锚固端的损伤因子作为结构地震需求参数,以地面峰值加速度作为地震动强度参数,根据增量动力分析的结果,得到大跨异形钢连廊连体结构的地震易损性曲线。最后,采用振动台试验对易损性分析结果进行验证。结果表明：在8度罕遇地震时,主楼、附楼I、橡胶支座端及角钢预埋锚固端发生毁坏的超越概率分别为0.8%、0.3%、0及47.7%,整体结构发生毁坏的超越概率上界为48.4%,下界为47.7%。这说明用局部结构的地震易损性来评价整体结构的地震易损性是偏于不安全的。易损性分析结果也显示连体结构易发生损坏的部位依次是预埋锚固端、主楼、附楼I和橡胶支座端,这与振动台试验结果相同。建议在设计中加强连体结构的锚固端,保证其可靠连接。     

附设间隙阻尼减震装置的高位隔震连体结构振动台试验研究

针对高位隔震连体结构,提出附设间隙阻尼装置控制罕遇地震下连廊隔震支座位移。通过设计高宽比为6的双塔连体结构试验模型,对连廊与塔楼顶部仅采用隔震连接以及隔震与间隙阻尼装置连接的两类结构体系进行模拟地震振动台试验研究。选取远场El Centro波和速度脉冲效应明显的近场Chi-Chi波、Kobe波作为地震激励。通过测量隔震支座水平位移、间隙阻尼装置力与位移响应、连廊结构加速度响应以及塔楼结构加速度和位移响应,分析罕遇地震与极罕遇地震作用下间隙阻尼装置对隔震支座位移的控制效果,以及对连廊结构和下部塔楼结构抗震性能的影响。结果表明：间隙阻尼装置可以有效地控制罕遇和极罕遇地震作用下隔震支座位移,8度罕遇地震作用下,隔震支座最大位移减小59.61%;间隙阻尼装置传导轴与限位环产生剧烈冲击,引起高频振动能量进入连廊结构,导致连廊水平向加速度响应有所放大,而竖向加速度响应显著;远场地震作用下,间隙阻尼装置的启动对塔楼结构楼层加速度和层间位移角有所放大,但未造成不利影响;在速度脉冲周期与整体结构基本自振周期接近的近场地震作用下,当地震波峰值加速度为0.40g时,附设间隙阻尼装置使塔楼结构楼层峰值加速度和...     

单层柱面网壳结构HDR支座隔震性能试验研究

通过对基础隔震的单层柱面网壳缩尺模型进行正弦波扫频和多组实际地震波激励的振动台试验,系统研究了水平地震作用下HDR支座的隔震性能.分别测试了无隔震网壳和基础隔震网壳模型的动力特性、一致激励和行波激励下结构的加速度、位移及杆件应变等动力响应,分析了行波效应对隔震大跨网壳屋盖地震响应的影响.试验结果表明:HDR支座基础隔震有效延长大跨网壳结构的自振周期,大幅度降低隔震层以上结构地震响应,隔震后上部结构的运动趋于同步;行波激励下,结构地震响应沿地震波传播方向相对逐渐增大,地震波传出端附近的隔震支座剪切变形明显增大,按一致激励设计偏于不安全.     

大跨异形钢连廊连体结构振动台试验研究

为研究高烈度区大跨异形钢连廊连体结构的抗震性能,开展1/30缩尺模型的模拟地震振动台试验。通过33个工况,分析连体结构的破坏特征、动力特性、加速度、位移和应变响应。结果表明：8度多遇和设防地震作用下,连体结构未发生破坏,自振频率无明显改变,基本为弹性状态;随着地震动强度的增大,连体结构的损伤逐渐累积,自振频率逐渐下降,主楼和附楼I的加速度放大系数逐渐减小,钢连廊与附楼I连接处发生微小裂缝,钢连廊跨中的竖向加速度放大系数先减小后增大,同时钢连廊对竖向振动放大效应明显,且带有明显的扭转反应;8度罕遇地震作用下,主楼和附楼I的剪力墙、框架柱出现裂缝,钢连廊与附楼I连接处的破坏加剧,其竖向自振频率下降了3.37%。连体结构的薄弱处位于钢连廊与附楼I的连接处,该处发生局部锚固破坏。连体结构的层间位移角未超过抗震规范的限值,满足“小震不坏”和“大震不倒”的抗震设防要求。     

铅芯橡胶隔震支座与黏滞阻尼器在某高位连体结构中的应用研究

一项目两栋塔楼通过高位钢连廊连接为双塔连体结构,该项目采用了铅芯橡胶隔震支座与黏滞阻尼器的柔性支座连接方案。详细介绍了柔性支座连接方案的设计要点,并建立了考虑钢连廊与塔楼相互作用的高位连体结构整体计算模型。采用YJK软件对高位连体结构进行了风荷载和小震作用下的计算分析,并采用SAUSAGE分析软件进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,分析了铅芯橡胶隔震支座和黏滞阻尼器的非线性地震响应。分析结果表明,在风荷载和小震作用下,铅芯橡胶隔震支座均处于弹性工作状态;在罕遇地震作用下,铅芯橡胶隔震支座产生屈服变形并耗能,最大剪切变形值在规范允许范围内,黏滞阻尼器滞回曲线饱满,出力明显;此外柔性支座连接方案减弱了高位钢连廊对主体结构的影响,按各塔楼进行独立设计并局部采取加强措施能够满足实际工程要求,而且能够降低主体结构设计难度。     

大跨隔震结构竖向地震响应的振动台试验研究

为研究大跨隔震结构竖向地震响应,首先对一大跨网架隔震结构1∶20的缩尺模型进行了振动台试验,对比研究隔震前后模型的动力特性及其在双向和三向地震动输入下的加速度及位移等动力反应,进而对大跨隔震结构的网架和一般楼层(首层和转换层)的竖向减震效果进行了分析。结果表明大跨隔震结构的网架在双向地震和三向地震输入下都具有非常明显的水平减震效果,且减震率大于一般楼层;大跨隔震结构的一般楼层基本没有竖向减震效果,而在输入地震强度比较小的情况下网架竖向加速度基本没有减小,甚至稍有放大,但随着输入地震强度的增加,网架的竖向加速度减震率逐渐提高;对于网架的竖向位移响应,基础隔震模型在罕遇地震下有较明显的减震效果。最后建立了相应大跨隔震结构与非隔震结构的有限元分析模型,并对隔震支座进行参数优化,结果表明屈重比取4%~6%时,大跨网架隔震结构具有较小的基底剪力。     

大型摩擦摆减隔震支座在大跨度桁架中的应用

以武汉恒隆广场简支梁结构体系为例,介绍了减少地震荷载和温度应变引起结构变形对钢连廊影响的方法:铰接端设置4个大吨位摩擦摆式减隔震支座.通过对恒隆广场项目摩擦摆减隔震支座的运用的介绍,证明在保证结构安全的前提下,大吨位摩擦摆减隔震支座在建筑行业值得广泛的推广和运用.     

基于ABAQUS的高层隔震剪力墙结构转换梁内力分析

在带转换层的框支剪力墙结构中,应用基底隔震技术,形成带转换层的框支剪力墙隔震体系。在地震作用下,该体系内力传递途径复杂,得到转换梁、上部剪力墙和隔震支座的受力特点和内力变化规律是该类结构体系成功设计的关键。首先利用有限元软件ETABS对高层框支剪力墙隔震结构进行地震反应分析,然后取三维ETABS模型隔震层、转换梁及上部3层剪力墙组成二维ABAQUS简化模型,分别对剪力墙满跨、中跨和边跨布置的转换梁进行分析,研究了转换梁上部剪力墙、转换梁及隔震支座的内力变化规律。结果表明：三维模型结构在地震作用下,上部结构在水平地震作用可以按抗震设防烈度降低1度进行设计,隔震层最大位移满足支座最大容许位移的要求;二维简化模型结构在外荷载作用下,抵抗水平荷载的能力更好;不同布置的剪力墙与转换梁共同作用抵抗外部弯矩和剪力,剪力墙中跨及满跨布置时,转换梁出现应力集中,边跨布置时剪力墙出现应力集中,隔震设计时应对转换梁与剪力墙进行承载能力验算。     

考虑橡胶支座随机性下隔震与非隔震近海桥梁地震易损性对比

针对目前在隔震桥梁地震易损性分析中隔震支座性能参数随机性研究薄弱、从失效概率的角度开展隔震与非隔震桥梁对比研究缺乏的现状,详细统计分析了橡胶隔震支座力学性能参数的不确定性,建立了近海隔震与非隔震桥梁非线性动力分析模型。在考虑支座参数、地震动及桥梁结构不确定性的基础上,利用拉丁超立方抽样分别生成90个结构-地震动样本对。利用Sap2000有限元软件对每个样本对进行非线性动力时程分析,通过对大量数据的回归分析,得到桥墩、支座的易损性曲线,进而对隔震前后结构的地震易损性进行了对比分析。结果表明：在同一破坏等级相同地震作用下,非隔震桥墩的失效概率大于隔震桥墩,非隔震支座破坏的概率大于隔震橡胶支座|采用隔震技术后,桥墩发生严重破坏和倒塌的概率极低,震后可修复的概率很大|而非隔震桥墩发生严重破坏的概率最大,说明其震后可修复的概率很小而产生不可修复损伤的可能性极大。     

支座摩擦滑移和挡块力学性能退化影响下#br# 桥梁易损性研究

为探究支座摩擦滑移和挡块力学性能退化的共同作用对桥梁墩柱及支座在地震作用中的影响,通过板式橡胶支座往复荷载试验,建立可以考虑摩擦滑移的支座计算模型,并结合挡块模型,对同时考虑支座摩擦滑移和挡块力学性能退化的桥梁进行地震损伤分析。利用易损性曲线的方法对近、远场地震作用下,桥梁墩柱和支座的损伤概率进行分析,结果表明：板式橡胶支座摩擦滑移会降低支座的力学性能;仅考虑支座摩擦滑移而不考虑挡块限位作用时墩柱损伤概率较低,支座的损伤概率较高;当支座摩擦与挡块退化共同作用时,会增加支座的损伤概率,降低墩柱的损伤并且由于挡块力学性能退化的特性,可能造成挡块和梁体的损坏。     

地震动速度脉冲对不同高宽比基础隔震结构抗震性能的影响

为研究近断层地震动的速度脉冲对基础隔震结构地震反应的影响,建立了不同高宽比的传统抗震及基础隔震框架结构有限元模型,选取了6条具有向前方向性效应和滑冲效应速度脉冲的实际近断层强震记录作为结构基础输入地震动,对8个模型进行了非线性动力时程分析,对比分析了传统抗震及基础隔震框架结构模型的层间位移角、支座位移和基底剪力等反应。结果表明：在近断层速度脉冲型地震动作用下,随着结构高宽比的增加,基础隔震结构的层间位移角和基底最大剪力逐渐增加,而隔震支座位移有先增大后减小的趋势,且随着地震动峰值速度与峰值加速度比值的增大,隔震支座位移也逐步增大;基础隔震对高宽比小于3的结构具有较好的减震效果,且高宽比越小其减震效果越好,但是当结构高宽比为4时,基础隔震效果较差;近断层地震动的速度脉冲对基础隔震结构底部楼层的不利影响会导致结构出现倒塌破坏。     

SMA复合支座与磁流变阻尼器的双重隔震体系减震效果分析

为了进一步改善SMA复合支座在强震下的隔震效果,特别是当复合支座的水平剪切变形较大时,将SMA复合支座与磁流变阻尼器相结合,建立一种基于SMA复合支座与磁流变阻尼器的双重隔震体系及其力学模型,并与单纯的SMA复合支座隔震进行对比。仿真分析表明,该体系不仅能够大幅度地减小隔震层的水平侧移,有效地保护隔震装置,而且能使上部结构的层间位移与加速度反应得到有效的控制,从而提高隔震建筑的减震效果和可靠性。     

铅芯橡胶支座的隔震效果分析

采用Wen微分滞回模型,代表铅芯橡胶隔震支座的非线性滞回恢复力特性,对基础隔震结构的隔震效果进行了分析。结果表明,Wen微分滞回曲线可以较为准确地反映铅芯橡胶隔震支座的本构关系,其隔震效果比较明显。     

Nonlinear dynamically automated excursions for rubber-steel bearing isolation in multi-storey construction

Conventional building design includes the concept of providing more stiff structural solution to withstand the lateral seismic loading. Introduction of flexible elements at the base of a structure and at the same time ensuring enough damping is the evocative alternate option to mitigate seismic hazard. The device that is capable to meet such criteria is known as isolator. This paper covers design of base isolators for multi-storey buildings in medium risk seismicity region and the structural response evaluation. Automated nonlinear models for dynamic response investigation have been configured. Finite element method (FEM) has been incorporated to envisage the structural response behaviors. Lead rubber bearing (LRB) and high damping rubber bearing (HDRB) have been chosen for inserting isolator link element in structural base. The nonlinearities of rubber-steel bearing have been duly considered. Linear static, linear dynamic and nonlinear dynamic analyses due to site-specific earthquake accelerogram are performed for both fixed based (FB) and base isolated (BI) buildings. Both time domain and frequency domain approaches have been carried out for dynamic solution. It was found that for multi-storey buildings, base isolation diminishes muscular amount of structural responses compared to the conventional fixed base (non-isolated) structures. Allowable higher horizontal displacement induces structural flexibility. The suggested isolation technique is competent to mitigate the structural hazard even under strong seismic vulnerability in optimum manner.     

某高层结构国际公寓楼的隔震设计研究

皇冠国际公寓楼建筑总高度72．90m,位于地震高烈度区宿迁市,为了提高其抗震性能对其采用了基础隔震技术。由于我国规范对地震高烈度区建造高层隔震建筑还没有明确的设计依据,本文将基于性能的设计方法应用于该建筑的基础隔震设计中。为满足设定的抗震性能目标,隔震层采用了组合隔震形式,由纯天然橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座和粘滞阻尼器组成。分析研究表明,组合隔震层工作状态稳定,上部结构的地震响应有了明显的降低,各项性能目标满足设计要求。