铅芯橡胶支座参数对隔震储罐地震响应的影响

利用Bouc-Wen模型模拟铅芯橡胶支座的力-变形非线性行为,研究了两种高径比铅芯橡胶支座(LRB)隔震储罐的地震动力响应特征,系统探讨铅芯橡胶支座动力参数对隔震储罐地震反应的影响规律.研究表明:基底设置铅芯橡胶支座后,储罐有良好的减震效果,减震效果评价指标基底剪力、支座位移、晃动波高都得到有效控制.隔震频率是影响LRB隔震储罐减震性能的主要参数,屈服强度参数、支座阻尼比影响次之.增大支座屈服强度可增加有效隔震频率范围,降低支座位移,但不一定能起到降低波高作用.高隔震频率、无阻尼比工况时,储罐地震响应远超过未隔震时响应;增大阻尼比可同时降低支座位移和晃动波高.在高隔震频率下,存在最优屈服强度和阻尼比,使得基底剪力最小.为使隔震支座发挥最大减震作用,应根据储罐不同高径比特点来优化配置铅芯橡胶支座参数.     

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。     

实时往复大变形下铅芯橡胶隔震支座力学性能试验研究

针对铅芯橡胶隔震支座在大变形多次实时往复荷载下力学性能退化问题,采用足尺铅芯橡胶隔震支座,通过高速压剪试验设备,对铅芯橡胶隔震支座进行了基本竖向力学性能试验、基本水平力学性能试验、多次不同大变形下实时加载水平力学性能试验,试验结果显示：铅芯橡胶隔震支座在实时往复多次大变形下,随着加载圈数的增加,隔震支座屈服力急剧下降,支座耗能能力降低,到试验结束时屈服力平均下降46.1%,加载圈数对屈服后刚度影响相对较小;实时往复大变形下测得的铅芯橡胶隔震支座屈服力在第2圈以后均小于采用国家标准试验方法得到的屈服力,试验结束时屈服力小于国家标准测到屈服力的43.8%,国家标准试验方法测得的屈服力与实际地震下铅芯橡胶隔震支座的屈服力相比偏小;铅芯橡胶隔震支座实时多次往复变形对其竖向刚度基本没有影响;铅芯橡胶隔震支座在实时往复大变形试验时其力学性能退化,静置一段时间后,其性能基本又恢复到实时往复大变形试验前的状态。     

新型钢棒阻尼器隔震橡胶支座抗震性能试验研究

提出一种新型U型钢棒阻尼器,该阻尼器通过冷弯加工成型,通过高强螺栓安装在普通无铅芯橡胶隔震支座上发挥消能减震作用。首先通过一系列试验对U型钢棒阻尼器的耗能能力、延性、刚度和疲劳性能进行了研究,发现其具有良好的抗震性能。然后对由U型钢棒阻尼器和普通无铅芯橡胶隔震支座组合而成的新型橡胶隔震支座进行了剪切试验研究。试验结果表明,该新型隔震支座的等效水平刚度、屈服后刚度和屈服力等各项受力性能都比铅芯橡胶支座有了很大的提高。与铅芯橡胶支座比较,该新型隔震支座具有更好的耗能性能,可以广泛应用于隔震和减震工程中。     

钢筋混凝土框架结构层间隔震有限元分析方法

层间隔震是当前抗震防护技术中的热点问题之一。本文首先给出钢筋混凝土弹性矩阵的等效计算方法以及普通叠层橡胶支座(RB)、铅芯橡胶支座(LRB)等效弹簧单元刚度矩阵的计算方法;接着采用ABUQUS软件建立框架数值模型并设置相应的边界条件;最后以一幢8层钢筋混凝土框架结构建筑为例,通过数值计算,比较分析了以RB橡胶支座和LRB橡胶支座作为隔震装置的两种层间隔震方案的优劣。计算结果表明:与传统结构相比,两种层间隔震方案都能大大降低上部结构的加速度、位移响应;上部结构运动近似于刚体运动,抗震效果明显。总体上看,LRB隔震方案优于RB隔震方案。本文方法对钢筋混凝土层间隔震技术的数值模拟研究有一定的意义。     

铅芯橡胶支座反复加载试验研究

隔震支座在一次地震中往往会产生多次往复剪切变形。支座的往复变形将使支座的力学性能出现一定程度的变化。通过对不同直径的铅芯橡胶支座(LRB)进行反复加载试验,分析了LRB滞回曲线随加载次数的变化特征及影响因素,研究了LRB的屈服力、屈后刚度与加载次数的相关规律。试验结果表明,在反复加载的过程中,屈服力前期的变化幅度明显大于后期,而屈后刚度在反复加载的过程中变化比较平缓。试验结果还表明,支座直径对反复加载相关性的影响不大。综合隔震支座的反复加载试验数据,给出了屈服力、屈后刚度的拟合计算公式。     

简支梁桥铅芯橡胶支座减震特性研究

以一座4×40m简支T形梁桥为例,对常规非隔震设计的板式橡胶支座和减隔震设计的铅芯橡胶支座(LRB)进行对比分析,比较了2种支座设计下桥梁结构的动力特性以及采用隔震设计后桥梁结构内力、位移响应与非隔震设计的差别。在其他条件一致前提下,研究了铅芯橡胶支座的力学参数对减隔震效果的影响。研究结果表明:铅芯橡胶支座较板式橡胶支座设计的桥梁可以延长结构的周期;设计的铅芯橡胶支座具有明显的减震效果,铅芯橡胶支座可以大幅度减小各墩墩底剪力及墩底弯矩,各墩所受地震力重新合理分配且受力趋于平衡;同时在减隔震设计中,只考虑增大铅芯橡胶支座的型号反而会给桥梁下部结构带来不利的影响。     

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。     

地震动速度脉冲对减隔震连续梁桥纵向地震响应的影响

本文分别选取台湾集集和Imperial Valley地震中有、无速度脉冲效应的两类实际地震记录作为地震动输入,基于一座实际连续梁桥,通过SAP2000软件建立有限元分析模型,以铅芯橡胶支座、拉索减震支座为研究对象,以非减震体系为对比,系统考察了速度脉冲对减隔震连续梁桥纵向地震响应的影响。结果表明:速度脉冲对非减震以及减隔震连续梁桥的纵向地震响应均有放大作用;在速度脉冲作用下,与非减震桥梁结构相比,虽然铅芯橡胶支座能较大程度减小地震内力响应,但支座变形能力无法满足变形需求,而拉索减震支座在实现减小桥梁地震内力响应的同时仍具有较好的限位能力,重视力与位移之间的平衡,具有较好的减隔震效果。     

软土地基结构隔震方案及其工程应用

依据我国建筑抗震设计规范反应谱曲线,分析了隔震周期、隔震结构水平向减震系数和隔震层水平位移之间的关系,结果表明在软土地基上采用传统隔震技术很难控制罕遇地震作用下隔震层的较大水平变位。若隔震层水平变位的控制不当,罕遇地震作用下很容易导致隔震支座的失稳或强度破坏。针对这一问题,提出了包括铅芯橡胶支座隔震方案,铅芯橡胶支座、叠层橡胶支座和黏滞阻尼器组合隔震方案,以及滑板支座、普通橡胶支座和黏滞阻尼器组合隔震方案的三种不同隔震方案来解决软土场地上隔震效果和隔震层水平位移限值的问题,并且依据隔震方案提供不同大小的阻尼比来满足不同层次的隔震需求。最后结合隔震工程实例分析验证了软土地基隔震方案的可行性。     

云南昆明博物馆新馆基础隔震结构楼层谱分析

云南昆明博物馆新馆位于高烈度区,采用铅芯叠层橡胶隔震支座及普通叠层橡胶隔震支座组合基础隔震体系.由于结构内部附属结构物在大震甚至中小震作用下可能发生损坏,造成巨大损失,为此,采用楼层反应谱来分析附属结构物在地震作用下的反应和抗震性能.通过建立主结构分别为基础隔震与基础固定的三维有限元模型,应用基于加速度时程输入的时程分...     

装有3DB的三维隔震建筑的平扭-竖向地震反应分析

首先提出了一种铅芯橡胶碟簧三维隔震支座(3DB)。它由铅芯叠层橡胶支座LRB和加有阻尼材料的碟形弹簧支座DSB串联组成,能有效地解决三维隔震支座竖向阻尼的难题,并可以有效地抑制摇摆。然后,建立了3DB三维隔震框架结构多维地震反应的分析模型和运动方程,并以一栋五层3DB三维基础隔震框架结构为例,对其多维地震反应进行了仿真分析。研究结果表明,本文提出的3DB能简单有效地解决建筑结构的三维基础隔震问题,装有3DB的隔震建筑的多维地震反应降低了50％以上。     

铅芯橡胶支座滞回特性的振动台试验研究

铅芯橡胶支座是一种常用的阻尼机构一体型隔震装置,其水平方向的滞回性能反映了该装置的耗能能力并影响整个隔震建筑的隔震效果,是隔震装置的一个关键指标.基于某铅芯橡胶支座基础隔震结构的模型振动台试验数据,对该隔震装置在不同地震加速度记录、不同地震强度、不同地震输入方向等各种工况下的滞回曲线进行了对比与分析,得到了一些有益的结论.     

Simplified procedures for seismic design verification and evaluation of lead rubber bearing base‐isolated buildings based on free‐vibration response

Base isolation has seen widespread application to buildings and infrastructures over the past four decades. However, there is a lack of methods for assessing the performance of a base‐isolated structure at the end of construction and during its service life. To this end, simplified methods are developed for verifying isolation design and evaluating seismic demands of rubber‐bearing‐supported base‐isolated buildings based on their free‐vibration response, which could be obtained using field (on‐site) testing. The base isolation layer consists of lead rubber bearings (LRBs) and linear natural rubber (LNR) bearings. For design verification purposes, analytical solutions are provided to benchmark the free‐vibration response of base‐isolated buildings, considering the general case of a multilinear hysteretic isolation response representing multiple LRBs with distinct mechanical specifications. In seismic demand evaluation, seismic capacity of an isolation system is estimated using free‐vibration response of various amplitudes that cover a range of expected seismic intensity of interest. Seismic demands are obtained when capacity coincides with an earthquake response spectrum at a compatible damping level. Procedures are developed for the potential use of snap‐back tests and verified using experimental and numerical data.     

基于ANSYS的LRB性能模拟验证分析

铅芯橡胶支座(LRB)是一种有效的隔震装置,它通过延长结构的周期、增加结构的阻尼来减小结构的地震反应.在结构隔震分析中,LRB扮演了一个很重要的角色,对其模拟程度的正确与否对整个结构的分析结果将产生很大影响.本文采用大型通用有限元程序ANSYS,对一个单自由度隔震体系进行了LRB性能模拟验证分析,分析表明:在合理确定输入地震动PGA临界点的前提下,采用ANSYS中的Combin40单元来模拟LRB的滞回性能,能获得较为满意的效果;同时通过与SAP2K时程分析比较,也验证了ANSYS分析结构隔震的可靠性.     

组合式三维隔震支座力学性能试验研究

提出并设计了一种新型组合式三维隔震支座(3DIB),该支座由铅芯橡胶支座(LRB)和组合式碟形弹簧竖向隔震支座(DSB)组合而成,并进行了性能试验。性能试验结果表明,3DIB具有与LRB类似的水平特性、与DSB近似的竖向特性。3DIB具有可变的水平刚度与竖向刚度,水平等效阻尼比与竖向等效阻尼比均达到20%左右,并且具有较高的承载力,可以用于建筑结构的三维隔震。     

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.     

MR智能基础隔震结构抗震性能分析

研究MR智能基础隔震结构的抗震性能。首先,建立该混合控制结构的数学模型,其中应用双线型恢复模型描述橡胶垫隔震层的弹塑性特性,运用自适应神经网络模糊系统(ANFS)计算MR阻尼器的控制力。在SIMULINK环境下对控制结构进行仿真动力分析。并对具体结构进行地震作用下的时程反应分析,仿真分析表明:自适应神经网络模糊系统可以有效地应用到结构控制中,并证实了MR基础隔震结构是一种性能优异的智能控制系统。