基础隔震结构竖向地震反应试验研究

通过模拟地震振动台试验,研究了基础隔震结构的竖向地震反应特点.首先通过对不同支座的竖向力进行比较可知,基础隔震结构在遭遇水平地震波时,位于支座布置平面中非对称轴的支座处可能产生较大的竖向反应;其次对隔震结构和非隔震结构的竖向地震反应进行对比分析可知,基础隔震结构对于竖向地震动的隔震效果不明显.因此竖向地震动对结构的作用不可忽视,在进行基础隔震结构抗震设计中应加以关注.     

铅心型橡胶基础隔震结构的竖向地震反应分析与研究

铅芯橡胶基础隔震技术是目前国内外应用和发展速度最快的隔震结构形式。目前国内外对这种结构的水平隔震性能研究较多,而竖向隔震效果分析却不多见。文章应用大型有限元分析软件ANSYS,对在竖向地震作用下非隔震与隔震的钢筋混凝土框架结构进行动力特性和弹性时程分析。计算表明,隔震后结构的底层轴力、层间位移等都比隔震前严重,证明了基础隔震结构应该考虑竖向地震的作用。     

滑移摩擦型隔震结构考虑竖向地震作用影响的分析

摩擦滑移型隔震支座具有较好的减震效果和经济性能,越来越多地应用于结构隔震.这种支座屈服力取决于滑动摩擦力,与摩擦系数和支座竖向压力有关.地震动是多维的,本文考虑双向地震动,分析了采用摩擦滑移型支座隔震的质量块、基础隔震结构和顶层隔震结构,在不同摩擦系数和地震烈度情况下竖向地震作用对结构水平地震反应的影响.计算表明,在大摩擦系数、高烈度情况下,竖向地震作用对基础隔震和设备隔震有一定影响,建议考虑竖向地震作用的影响;而在小摩擦系数时则可忽略.并且,适当的屈服后刚度可以减小竖向地震作用的影响.     

核电站不同结构模型的比较教学研究

应用结构隔震减震技术减小核电站的地震响应,培养学生结构创新能力和兴趣。以某AP1000核电站屏蔽厂房为例,应用比较教学方法,比较传统非隔震模型、基础隔震模型、基础隔震—调谐质量阻尼(TMD)模型和TMD模型的地震响应,表明隔震减震技术可以大幅度提高核电站抗震安全性。本研究对结构抗震课程的隔震减震教学具有参考价值。     

惯性减振和基础隔震混合控制研究

隔震结构是最为常见的减震方式之一,通过设置隔震层可以有效减小上部结构的地震反应,但同时隔震层也将承担较大的位移反应,这往往成为隔震结构设计时的主要限制因素。通过在隔震结构上加装调谐质量阻尼器(TMD)可以在一定程度上减小隔震层的位移反应,但是其减震效果受到质量比的限制。基于此,本文拟对一种新型的惯性减振装置(旋转惯性双重调谐质量阻尼器(RIDTMD))和基础隔震混合控制结构进行地震作用下的响应分析。RIDTMD在传统的弹簧单元和阻尼单元外又加入了质量单元,利用质量单元的旋转惯性进行减震,从而实现较大的表观质量,使减震效率和鲁棒性均有所提高。以某8层基础隔震结构为算例,研究了RIDTMD对混合控制体系控制效果的影响,并对TMD与惯性减振装置在隔震结构中的减震效果进行了比较。     

橡胶垫基础隔震结构考虑竖向地震作用高宽比限制研究

采用多质点层间剪切型分析模型 ,建立了橡胶垫基础隔震结构在水平与竖向地震联合作用下的运动微分方程 ,并推导了隔震结构高宽比限值的简化计算公式。在考虑了场地条件、地震烈度等影响因素下 ,分析了竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值的影响规律。研究表明 ,在硬土场地上 ,竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值有较大影响 ,并随着地震烈度、竖向加速度峰值的增大而增大。建在高烈度设防区较硬土场地上的基础隔震结构 ,其高宽比的确定应考虑竖向地震作用的影响     

近断层水平-竖向地震作用下基础隔震结构的动力响应

基础隔震技术在目前的结构分析和设计过程中,对于冲击性较强的近断层地震作用考虑甚少,特别是竖向分量考虑更少.通过选取1999年台湾集集地震中,含有完整水平与竖向地震分量的近断层记录、远场地震记录以及断层附近非脉冲型地震记录作为地震输入,分析基础隔震结构在近断层水平-竖向地震分量共同作用下的动力响应,以及隔震支座的受力状态...     

考虑轴力转移的并联基础隔震结构地震反应分析

在地震作用下,并联基础隔震结构的隔震层随着水平位移的增加,由于两类支座竖向刚度不同,将在两类支座间出现轴力相互转移,隔震层的力与水平位移的关系呈现很强的非线性关系。根据该种隔震结构不同类型支座间轴力在地震过程中相互转移的特点,给出并联基础隔震体系考虑轴力相互转移的隔震层恢复力模型,提出一种基于SIMULINK环境下对并联基础隔震体系考虑支座轴力相互转移进行仿真计算分析的新方法。工程实例计算结果表明,考虑支座承受的竖向荷载变化时,隔震层最大水平位移比不考虑支座竖向承载力变化时有所下降,支座竖向承载力变化所引起的附加摩擦力已经成为一个不能忽视的因素。     

考虑轴力转移的并联基础隔震结构地震反应分析

 在地震作用下,并联基础隔震结构的隔震层随着水平位移的增加,由于两类支座竖向刚度不同,将在两类支座间出现轴力相互转移,隔震层的力与水平位移的关系呈现很强的非线性关系。根据该种隔震结构不同类型支座间轴力在地震过程中相互转移的特点,给出并联基础隔震体系考虑轴力相互转移的隔震层恢复力模型,提出一种基于SIMULINK环境下对并联基础隔震体系考虑支座轴力相互转移进行仿真计算分析的新方法。工程实例计算结果表明,考虑支座承受的竖向荷载变化时,隔震层最大水平位移比不考虑支座竖向承载力变化时有所下降,支座竖向承载力变化所引起的附加摩擦力已经成为一个不能忽视的因素。     

水平竖向复合隔震墩减震性能试验研究

根据住宅的结构特点和基础隔震理论,设计了种新型三维隔震装置——水平竖向复合隔震墩,该隔震墩可以同时减弱水平地震作用和竖向地震作用对上部结构的影响。介绍了复合隔震墩的构造、工作原理,并以混凝土质量块代替刚度较大的上部结构,对复合隔震墩隔震体系模型进行了振动台模拟地震试验,试验结果表明复合隔震墩具有良好的三维隔震性能。     

FPS型TMD控震效应分析

基于FPS(FrictionPendulumSystem)型TMD(TurnedMassDamper)控制的多层剪切型结构振动微分方程 ,通过时程计算分析了FPS型TMD控震响应规律。结果表明 ,合理设计的FPS型TMD控振系统可以改善结构的振动响应     

Influence of soil‐structure interaction on performance of a super tall building using a new eddy‐current tuned mass damper

Tuned mass dampers (TMDs) can be used as vibration control devices to improve the vibration performance of high‐rise buildings. The Shanghai Tower (SHT) is a 632‐m high landmark building in China, featuring a new eddy‐current TMD. Special protective mechanisms have been adopted to prevent excessively large amplitude of the TMD under extreme wind or earthquake loading scenarios. This paper presents a methodology for simulating behavior of the new eddy‐current TMD that features displacement‐dependent damping behavior. The TMD model was built into the SHT finite element model to perform frequency analysis and detailed response analyses under wind and earthquake loads. Furthermore, soil‐structure interaction (SSI) effects on wind and seismic load responses of the SHT model were investigated, as SSI has a significant impact on the vibration performance of high‐rise buildings. It was found that SSI has more significant effects on acceleration response for wind loads with a short return period than for wind loads with a long return period. Some of the acceleration responses with SSI effects exceed design limits of human comfort for wind loads with shorter return periods. As to the seismic analyses, it was found that SSI slightly reduces the displacement amplitude, the damping force, and the impact force of the TMD.     

Optimizing parameters of tuned mass damper subjected to critical earthquake

Tuned mass damper (TMD) has been proposed as one of the vibration control methods for rehabilitation of buildings. Because the parameters of TMD can significantly affect the seismic performance of structures, many researches focused on finding the optimum parameters. Because earthquakes are random phenomena and future earthquakes in comparison with past earthquakes may be more destructive, the optimum design of TMD subjected to selected earthquakes can be nonconservative. Hence, the main contribution of this paper is to present the optimal design of TMD for the seismic vibration control of a structure subjected to a critical earthquake that produces the most severe response of a structure. In order to achieve this purpose, the parameters of TMD are optimized through minimizing the maximum displacement of the roof. First, three optimization methods are used to obtain the optimal parameters of TMD for a 10‐story shear building subjected to the critical earthquakes. Finally, the responses of the controlled and uncontrolled buildings such as the roof displacement, strokes, transfer function, and different forms of energy are compared. Results show that the optimum designs of TMD not only effectively reduce the roof displacement but also improve the seismic performance of the building.     

结构水平-扭转耦合振动控制研究

运用调谐质量阻尼器(TMD)对结构水平-扭转振动进行控制。建立了扭转耦合结构控制的三维有限元模型;为了提高TMD的有效性,使模态位移响应的均方值之比(结构有无TMD)最小化,对TMD参数进行优化。数值算例表明本文方法对长宽比较大的结构切实有效。     

风力发电塔系统TMD控制振动台试验研究

通过不同桨叶转速、不同地震动输入下的风力发电塔系统在TMD控制下的振动台对比试验,研究TMD对风力发电塔系统的控制效果及其影响因素;在试验的基础上,利用ANSYS软件对风力发电塔系统建模,对其在有无TMD控制下的地震反应进行有限元模拟,并与试验结果进行比较,得到与振动台试验相一致的结论。     

钢筋混凝土巨型框架结构及附单向TMD装置的减震结构振动台试验研究

为了研究钢筋混凝土巨型框架结构体系的抗震性能及其地震作用损伤机理,设计制作1/25的缩尺模型,并设计加工了一套调谐质量阻尼器（TMD）装置安装在模型结构顶部,进行振动台试验,得到结构的动力特性和位移响应,并对比分析了TMD的减震效果。结果表明：当在峰值加速度为0.140g的地震波作用后（相当于原型7度多遇地震）,模型结构处在弹性工作状态,在峰值加速度为0.400g的地震波作用后（相当于原型7度基本烈度）,模型结构出现轻微破坏,在峰值加速度为0.880g的地震波作用后（相当于原型7度罕遇地震）,模型结构出现中等破坏,该原型结构可以满足抗震设计的要求;TMD装置具有较好的减震效果。     

顶层TMD减震系统在土木工程中的应用

分析了顶层TMD减震系统的振动控制机理及在土木工程中的应用,针对建筑结构顶层TMD减震控制,介绍了研究现状及进展,通过对几种TMD新体系的分析,指出其在结构减震控制中的优点与缺点,并提出其面临解决的一些问题。     

地震作用下多层砖混结构TMD控制及其应用研究

在结构地震反应时程分析基础上,对地震作用下多层砖混结构TMD控制优化设计方法进行了初步探讨;给出了地震作用下多层砖混结构TMD控制优化设计步骤。并用算例验证了该设计方法用于地震反应控制的可行性。     

调谐质量阻尼器(TMD)在大跨斜拉桥减震控制中的应用

将调谐质量阻尼器(TMD)运用于润扬北汊斜拉桥地震反应控制。给出了TMD的减震机理及其力学分析模型,建立了TMD-斜拉桥地震反应控制系统的有限元模型,并进行了TMD对斜拉桥减震效果分析。分析发现,TMD使斜拉桥结构的阻尼耗能减少了30%,主梁跨中和端部的横向位移减少了12%,竖向位移减少了24%。结果表明,调谐质量阻尼器能有效的控制大跨斜拉桥在地震作用下的振动。     

考虑土与结构相互作用效应的 TMD 减震特性研究

将土体－框架结构简化为二维问题，地基土视为粘弹性材料，框架结构简化为平面杆系非弹性结构。以一幢实际的六层二跨框架结构为研究对象，探讨了ＴＭＤ（调谐质量阻尼器）的减震特性及土－结构相互作用（ＳＳＩ）效应对ＴＭＤ减震效果的影响。在一般地基条件下，ＳＳＩ效应显著降低多层框架结构在地震时的层间位移反应，降低幅度达１０％～５０％。当ＴＭＤ的振动周期与被控制（土体与）结构体系的基本周期一致时，ＴＭＤ才能发挥最佳的减震效果；否则，ＴＭＤ的减震效果将有不同程度的降低，幅度可达５％～１０％。在软土地基条件下ＴＭＤ的减震效果很差。若抗震设计时顾及客观存在的ＳＳＩ效应的影响，则按刚性地基假定下设置的ＴＭＤ设施有时可能是不必要的。