隔震结构的迭代反应谱法研究和软件实现

采用振型分解反应谱法计算隔震结构时,如何比较准确的估计隔震层的等效阻尼和等效刚度是一个关键问题。基于实振型分解反应谱法建立了一套迭代计算确定隔震层等效刚度和等效阻尼的算法,并在多高层建筑结构设计软件SATWE中实现,计算表明该算法和程序能够比较快速地对隔震结构进行等效线性化。使用本文算法及程序,可以使隔震结构的计算更加接近于传统抗震结构的计算。     

平西府车辆段与综合基地(运用库)高位隔震设计分析

基于高位隔震结构的动力特性及影响高位隔震结构隔震效果的主要参数——频率比、质量比,介绍了地震波的选取及输入方式和高位隔震结构隔震层、隔震层以上结构、隔震层以下结构的抗震性能目标,以及振型分解反应谱法中隔震支座等效刚度的计算方法。采用ETABS软件对高位隔震结构进行计算分析,采用ETABS中Link单元模拟隔震支座,进行了非线性时程法及振型分解反应谱法分析,同时采用了PKPM等效剪切刚度的计算方法。经过分析,高位隔震结构隔震层以上结构可按降低一度进行设计,隔震层、隔震层以下结构能够达到预期抗震设防目标,并验证了PKPM简化计算方法的可行性。     

隔震结构振型分解反应谱计算方法研究

隔震结构采用分离式计算方法进行结构设计,由于使用统一的减震系数,部分楼层剪力调整偏大。采用振型分解反应谱法,将隔震层和上部结构作为整体结构进行分析可有效解决这一问题。然而隔震层的阻尼与上部结构显著不同,隔震结构是一个不同阻尼的组合体。采用振型分解反应谱法进行结构整体分析时,计算隔震结构的振型阻尼比,是计算地震作用的关键。采用能量法,推导出隔震结构振型阻尼比的计算公式,并对其进行简化。结合GB 50011-2010《建筑结构抗震规范》反应谱,给出了适用于隔震结构整体模型的振型分解反应谱地震作用计算方法。对一栋16层隔震框架结构地震作用分析表明,按振型分解反应谱法计算得到的结构基底剪力与时程分析的结果基本相符。     

基于近断层脉冲地震动的RC框架隔震结构等效线性化分析方法研究

当前国内学者多用单自由度的等效线性化方法,即对隔震层的等效线性来模拟计算多层隔震建筑的受力和变形,不能准确全面反映隔震上部结构的实际情况.考虑到近断层地震动中包含动态长周期脉冲型地震动会对隔震结构这类长周期结构可能会产生较大的破坏,为此,本文研究基于反应谱法计算的多自由度结构等效线性化分析不同方法的计算精度,首先根据现...     

建筑隔震结构地震响应计算的层间剪力校准系数法

隔震结构由于其优越的抵御地震能力而在实际建筑工程中得到了广泛的应用。针对建筑隔震结构,我国GB 50011—2010 《建筑抗震设计规范》所推荐的水平向减震系数法,通过引入水平向减震系数修正未采取隔震措施结构的反应谱法结果,间接获得采取隔震措施后结构的地震响应。该法具有较强的操作性,但其合理性一直受到工程界的关注。针对隔震结构的局部非线性行为,建立隔震结构地震响应的时域显式表达式,利用其降维列式优势实现隔震装置局部非线性自由度的高效降维迭代计算。结合随机模拟方法,统计获得非线性隔震结构在地震作用下的层间剪力。在此基础上,针对等效线性隔震结构反应谱法得到的层间剪力进行校准,获得各楼层层间剪力校准系数,然后采用该系数调整反应谱法计算得到的等效线性隔震结构各楼层的构件内力。采用所提出的层间剪力校准系数法和规范推荐的水平向减震系数法,对两个基础隔震结构进行地震作用效应分析,结果表明所提出方法能有效提高隔震结构地震响应的计算精度。     

基础隔震结构反应谱研究

为简化基础隔震结构的设计计算,推广隔震结构的应用,研究了铅芯橡胶支座基础隔震结构设计反应谱与位移反应谱。利用ETABS软件建立单层基础隔震结构计算模型,输入45条地震动记录,进行基础隔震结构的动力时程反应分析,在时程分析和现有规范设计反应谱基础上,提出铅芯橡胶支座基础隔震结构的设计反应谱和位移反应谱计算公式,并用多质点隔震结构的动力时程分析结果验证了新建反应谱的可靠性。结果表明,与规范设计反应谱相比,新建反应谱曲线与多层基础隔震结构地震反应的时程分析结果较一致。     

基于等效线性化的SISC隔震框架结构动力响应分析

为探究采用废旧轮胎隔震垫(STP)制成的柱下新型隔震装置(SISC)在村镇框架结构中的隔震效果,通过SAP2000建立隔震与非隔震三层框架结构模型,利用简化计算方法进行初步布置,采用反应谱法及时程分析法对比了隔震前后层间剪力比,并进行了上部结构的动力响应分析。结果表明：简化计算方法、振型分解反应谱法及时程分析法得到的底部剪力比分别为0.4207、0.4091、0.4491;隔震结构较非隔震结构自振周期延长2～3倍,由时程分析法可得隔震结构中上部结构层间位移角、顶层加速度较非隔震结构最大分别降低86.48%、49.26%,均满足规范限值要求,上部结构整体呈现平动;SISC隔震框架结构按照简化计算方法进行SISC初步布置具有可行性,该研究成果为STP隔震体系在村镇框架结构中的实际应用提供参考。     

一种基于单质点体系隔震结构简化设计方法的研究

基于基础隔震结构建立的单质点模型,提出了一种简化的隔震层设计计算方法——等效线性化位移法,通过输入目标参数进行迭代的等效线性计算,使隔震层位移状态收敛于系统的稳态工作点,以该位移为基础进行地震响应分析,同时给出了该方法的实用参数计算公式,进行罕遇地震作用下的参数影响性分析提高该方法的适用性.并以某6层框架基础隔震结构为...     

隔震结构子结构实振型分解反应谱方法

隔震结构的阻尼分布具有典型的非比例阻尼特性，因此经典实振型叠加反应谱法已不再适用，而现有隔震结构振型叠加反应谱法存在着计算精度低或计算复杂等缺点。为提高计算精度和效率，提出基于实振型分解的隔震结构子结构反应谱方法。采用隔震结构剪切型模型，给出结构矩阵的解析表达式，考虑人工地震动和天然地震动工况，对比分析非线性时程分析方法的计算结果，验证子结构反应谱法在隔震结构地震响应分析中的有效性。研究结果表明，隔震结构子结构实振型反应谱方法可提高隔震结构地震分析结果的计算精度，与非线性时程分析结果相比，上部结构层间位移最大相对偏差为13.64%,实振型分析计算简单，更便于工程设计人员应用。采用强迫解耦反应谱法会严重低估上部结构响应，与非线性时程分析结果相比，上部结构层间位移最大相对偏差可超过70%。     

隔震层屈服系数对基础隔震结构性能的影响

为研究隔震层屈服系数对采用橡胶隔震支座的基础隔震多层结构水平向地震反应的影响,首先对单质点体系在不同屈服系数下的地震反应规律进行分析,包括按等效线性化反应谱法简化计算和按时程分析法计算。然后以一个多层隔震结构为例,研究多质点体系在不同屈服系数下的地震反应规律。同时,分析在不同支座压应力和地震输入强度下的相关性。分析结果表明：对应最小水平向减震系数,存在一个最优隔震层屈服系数区间,且隔震支座平均压应力越小,最优屈服系数越大;隔震层水平位移随隔震层屈服系数的增加而减小;隔震层和各楼层最小水平向减震系数对应的最优屈服系数不同;随着隔震层屈服系数的增加,上部各楼层的水平加速度也相应增加,表现为中间层增幅小、顶层和隔震层增幅大。水平地震输入峰值加速度越大,最小水平向减震系数对应的隔震层最优屈服系数越大,建议参考罕遇地震作用下的地震反应评估隔震装置的隔震效果。     

隔震结构动力弹塑性分析地震记录选择的波谱分类法研究

高层隔震结构动力弹塑性时程分析地震记录选择是隔震结构地震响应分析的关键,针对地震记录选取提出基于模糊聚类算法结合地震动强度指标进行地震波子集选取的波谱分类法。首先采用动力弹塑性时程方法对隔震结构的等效单自由度简化模型和三维空间模型进行了地震加速度峰值、地震波速度峰值、地震波位移峰值、地震波速度峰值与加速度峰值之比、加速度反应谱、等效速度反应谱6类地震动强度指标与工程需求参数相关性的比较研究,确定了适合隔震结构的有效地震动强度指标。隔震整体结构工程需求参数包含上部结构层间变形、顶层加速度和隔震层位移响应。其后采用构造的地震动指标矩阵应用于地震波样本属性的表征,并基于模糊聚类算法对地震波样本进行了分类。以某15层高层钢框架-混凝土核心筒隔震结构为例,通过将未分类的地震波集合与分类地震波子集作用下结构的地震响应离散性对比研究,确认了波谱分类法在地震动筛选应用中的有效性。     

球支撑滚动隔震体系振动分析

本文建立了具有复位能力的球支撑滚动隔震体系的计算模型和运动方程,对刚体隔震体系在简谐波激励下的反应进行了分析和研究,对一般剪切型结构,从理论上初步提出了隔震层的最佳刚度问题,给出了设置隔震层时单质点振子的反应谱曲线.     

隔震结构等效线性化计算方法对比研究

通过10种等效周期及等效阻尼比计算方法、4种阻尼调整系数和5种加速度反应谱组合而成的200种等效线性化设计方法，分别对初始周期在0.6～1.5s之间、屈服位移在2～11mm之间的100个单自由度隔震模型进行位移估算，并与时程分析结果进行对比。结果表明：采用拟合中国加速度反应谱人工波计算隔震体系的延性系数较采用拟合美国、日本和欧洲加速度反应谱人工波计算结果大，具有较高的安全储备；采用拟合类似美国、日本和欧洲规范中的加速度反应谱与其对应的阻尼调整系数匹配较好，通过选择合理的等效参数计算方法进行等效线性化分析，可以获得精度较高的计算结果；现有的等效参数计算方法和阻尼调整系数方法很难使基于中国规范加速度反应谱的等效线性化分析具有较高计算精度。     

复合隔震结构抗震性能简化计算方法

研究了复合隔震结构隔震性能的简化计算方法,采用等效线性法将复合隔震等效线性化滞回曲线F—D曲线转化为α—D曲线,可得到隔震层基底剪力系数α和隔震层位移D,从而确定结构基底剪力Fek,并验证结构位移D是否满足规范结构要求位移[D]。     

隔震结构的地震反应谱计算及应用研究

在基础隔震系统实用简化模型基础上,建立了相应的结构地震反应时程分析方法,并进行了地震波下上部结构加速度反应谱及基础位移反应谱计算.对隔震结构地震反应的特性及隔震参数的选取作了分析研究.本文所提供的计算方法是解析方法,精确可靠,适用性强,对建立隔震结构实用设计方法,推广该体系的应用范围具有一定意义.     

日本能量法隔震建筑设计介绍及国内应用建议

介绍了日本能量法在基础隔震设计中的基本原理以及应用,当隔震层由隔震垫、液体阻尼器以及滞回型阻尼器组成时,可以通过能量法求出隔震层的最优布置。介绍了日本能量法在层间隔震设计中的基本原理和应用,当隔震层由隔震垫以及滞回型阻尼器组成时,可以通过能量法进行层间隔震层最优布置。将《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)提出的设计加速度反应谱转化为适用于能量法的速度反应谱,并用日本能量法对上海某12层钢筋混凝土结构进行隔震布置,并给出了计算过程。最后用时程分析方法进行验证,时程分析的结果与能量法计算结果可以取得较好一致。     

带限位装置的摩擦隔震结构动力特性及地震反应分析

提出了一种新型基础隔震模型,即带限位装置的摩擦隔震体系 (S- LF);基于此隔震模型,利用 Poincare映射法研究地面谐运动下 S- LF结构的运动特征;并利用高精度的精细时程积分法,通过对地震作用下 S- LF动力响应的计算,绘制了上部结构最大加速度反应谱和基底最大滑移量反应谱,并研究了各种结构参数对隔震的影响;通过与恢复力摩擦隔震系统 (R- FBI)和纯摩擦力滑移隔震系统 (P- F)的比较表明, S- LF的隔震性能优于 P- F和 R- FBI;最后通过对计算实例的分析发现,地震作用下 S- LF结构的层间最大剪力和最大绝对加速度反应分布较一般传统结构有很大区别。     

FPS支座隔震桥梁的弹塑性反应谱分析

弹塑性反应谱分析法是将结构等效线弹性化后,利用修正的弹性反应谱进行分析的方法。因此简述了FPS支座的优点及基本原理,并提出FPS隔震桥梁的等效线弹性化和弹塑性反应谱分析方法。选择3种阻尼影响系数的计算方法,研究结构阻尼对反应谱的影响。以1座4跨连续梁为例,进行弹塑性反应谱分析并将其结果与非线弹性时程分析结果进行对比。对比结果表明结构阻尼对地震响应结果影响较大,同时弹塑性反应谱分析结果与时程分析结果吻合较好,可为今后FPS隔震桥梁的设计分析提供一定参考与借鉴。     

滑移隔震结构的动力特性及地震反应

提出了既能正确反映摩擦力特性又便于编程的连续型指数摩擦力模型;利用Poincare映射法研究地面谐运动下滑移隔震结构的周期响应,并发现结构将表现为对称性破裂分叉、振幅跳跃、基底爬行等非线性特征;利用高精度的精细时程积分法,计算滑移隔震结构的地震响应,绘制了上部结构动力系数反应谱和基底最大滑移量反应谱;对计算实例的分析发现,地震作用下滑移隔震结构的层间最大剪力和最大绝对加速度反应分布较一般传统结构有很大区别.     

隔震结构的反应谱计算及应用研究

本文在文[1][2]提出的基础隔震系统实用简化模型的基础上,建立相应的结构地震反应时程分析方法,并进行地震波作用下上部结构加速度反应谱及基础位移反应谱计算。在此基础上,对隔震结构地震反应的特性及隔震参数的选取作了分析研究.本文所提供的计算方法是解析方法,精确可靠,适用性强,对建立隔震结构实用设计方法,推广该体系的应用范围具有一定意义。