高烈度区高层隔震结构研究新进展与应用

正近年来,功能可恢复已逐渐成为地震工程领域的研究热点。隔震技术是实现高烈度区高层结构震后功能可恢复的重要手段。研究团队完成了高烈度区高层隔震建筑群的工程设计实践,并以此为基础,针对高烈度区高层隔震结构相关的关键问题开展了系列研究。该高层建筑群位于高烈度近断层地区,设计中需引入近断层系数以考虑近断层影响,若采用传统抗震设计方案,设计难度大,且经济性难以满足建设单位的需求。为了提升建筑群的安全性能和经济性,研究团队完成了     

高烈度区高层RC剪力墙结构隔震设计与分析

本文以位于九度区的某高层剪力墙结构为例,使用YJK、SAP2000和ETABS三种有限元软件进行了基础隔震设计与分析。首先确定隔震支座的选型和布置,对非隔震结构和隔震结构进行计算分析,计算确定水平向减震系数和设防烈度。验算了隔震层抗风、支座位移、支座应力以及结构变形。结果表明高烈度区高层RC剪力墙结构采用基础隔震效果明显,上部结构可以减一度设计,各项指标满足规范要求,结构抗震性能得到提高。     

既有RC框架-剪力墙结构隔震加固屈重比影响规律研究

隔震技术是提高既有RC框剪结构抗震性能的重要手段,屈重比是隔震设计时的关键参数,但其对该类隔震加固结构的影响规律研究相对较少.针对这一问题,本文选取两栋不同高度的既有RC框架-剪力墙作为原型结构,以屈重比为变量各设计了 6个分析案例,重点分析了其对该类隔震加固上部结构关键响应(楼面最大绝对加速度和层间位移角)和结构重要...     

高烈度区项目隔震层中黏滞阻尼器的设计与应用

介绍了高烈度区项目隔震层中黏滞阻尼器及隔震橡胶支座的组合设计思路,通过调节黏滞阻尼器及隔震支座力学参数的选取,以某9度区高层剪力墙结构为例,对主体结构进行了敏感度分析计算。研究结果表明：高烈度区项目在隔震层中增设黏滞阻尼器,可以在一定程度上降低罕遇地震下隔震支座的拉应力,同时减小隔震支座位移量,提高结构的抗震性能,为高烈度区高层剪力墙结构提供经济可行的隔震设计方案。     

高烈度区建筑的抗震设计方案比较

抗震设防高烈度区的地震作用比较大,通过对江苏省宿迁市某框架剪力墙高层办公楼的传统抗震设计结构方案与隔震设计结构方案进行对比,对比内容包括上部结构混凝土用量、基础造价、建筑实际可使用面积等,以探讨高烈度区采用隔震设计的优势。     

宿迁某高层剪力墙住宅基础隔震设计方法研究

某高层剪力墙住宅位于地震高烈度区江苏省宿迁市,为了提高其抗震性能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。文中将组合隔震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,隔震层采用了天然橡胶隔震支座和铅芯橡胶隔震支座的组合隔震形式。分析表明,地震作用下两种隔震支座充分发挥了其隔震性能,上部结构的地震响应明显降低,并且隔震层在罕遇地震下工作状态稳定,满足抗震规范要求。     

某剪力墙结构隔震设计技术经济性研究

为了研究高烈度区高层剪力墙结构住宅采用隔震设计的技术经济性,对某剪力墙结构采用隔震设计前后进行了较为全面的分析比较。多遇地震作用下,分别对隔震结构与非隔震结构的底部剪力和层间位移角进行验算。罕遇地震作用下,对隔震结构与非隔震结构的耗能性能、层间位移角、剪力墙变形角以及连梁变形角等进行对比分析,考察结构的损伤情况。在此基础上,探讨了隔震结构与非隔震结构材料用量、工程造价与设防烈度的关系。分析结果表明,采用隔震设计后,结构的地震总剪力与倾覆力矩均可降低2/3左右,多遇地震作用下的最大层间位移角可减小40%以上,罕遇地震作用下的最大层间位移角可减小50%以上;设置黏滞阻尼器对于减小隔震层的最大位移作用显著;剪力墙基本处于弹性状态,连梁的损伤程度大大降低。8度(0.3g)设防时,隔震结构钢筋和混凝土的用量均明显少于非隔震结构,工程造价低于非隔震结构。     

某高烈度区高层框架-剪力墙结构基础隔震设计与分析

介绍了高烈度区某11层框架-剪力墙结构基础隔震设计的全过程.对隔震支座选型、上部结构水平向减震系数取值、扭转位移比控制、隔震层温度变形验算等进行了详细介绍,着重讨论了高烈度区高层结构水平向减震系数偏大、隔震层扭转位移比过大等难点问题的处理方法.通过对隔震结构模型与非隔震结构模型侧移模式进行对比分析,探讨了现行隔震结构降度设计方法存在地震作用分布不合理,导致(极)大震作用下结构底部存在薄弱层隐患的问题.通过PERFORM 3D软件对隔震结构进行了大震性能评估,证明结构基本满足大震可修的性能目标.     

高层剪力墙结构隔震设计关键技术

针对高烈度地区的实际工程案例,建立有限元模型并进行非线性时程分析。阐述了高层剪力墙结构隔震分析与设计细节。对高层剪力墙隔震结构的转换梁提出了性能设计要求。理论结合实际地分析了本结构的隔震效率。研究结果表明,隔震后结构层间剪力和层间位移明显降低,结构性能指标均能满足相应规范要求。上部结构地震响应显著降低,结构抗震性能得到很大提高。     

高烈度常遇地震下高层框剪隔震体系地震反应计算分析研究

在高烈度区高层框剪结构中引入隔震技术,其目标是在常遇地震下减小地震荷载,从而使上部结构层间位移差满足设计要求。本文将隔震体系简化分析模型引入高层框剪隔震体系,在高烈度常遇地震下进行结构动力时程分析。计算结果说明:8度、8.5度常遇地震下,高层框剪隔震体系完全能满足现行规范设计要求,9度常遇地震下,基本能满足设计要求;在结构自振周期不变的情况下,框剪结构刚度特征值越小,即剪力墙在抗推力结构所占比例越大,则上部结构的地震反应越大,隔震层位移值越小。     

高烈度区某B级高度高层建筑结构设计分析

在高烈度区,限制墙厚的B级高度高层剪力墙结构难以设计,通过对方案比选,所选设计方案满足建筑使用功能和结构要求,总结了剪力墙结构平面布置的规律,以规范认可的方式处理连梁超筋,探索和实践墙体抗拉处理方法。为高烈度区高层剪力墙设计积累了经验、提供了新思路。     

高烈度区高层剪力墙结构组合隔震设计分析

结合某高层剪力墙结构组合隔震设计,总结了隔震设计的流程与相关技术要点,应用该技术解决了高烈度区高层住宅的安全性和经济性问题。对设计中的支座竖向承载力和抗风承载力、偏心率、上部结构地震作用以及抗震措施等技术问题进行控制。然后,对隔震结构的抗倾覆能力、大震承载力、变形需求等进行了分析。分析结果表明:该隔震设计流程与相关结构方案可为同类工程提供参考。     

高烈度地区高层隔震剪力墙结构抗震性能地震模拟振动台试验

以目前国内最高隔震住宅楼即玉溪公租房项目B户型中一幢总高度为89.9m、高宽比为3.91的高层剪力墙铅芯橡胶垫隔震结构为研究对象,根据相似理论,设计制作了1∶12的缩尺模型进行地震模拟振动台试验。试验结果表明:在8度小震、中震、大震作用下,结构整体以平动为主,侧向水平位移集中在隔震层,隔震支座不会出现拉应力,上部结构仍然处于弹性状态,结构不会发生倾覆,相关指标均满足现行设计规范的要求,实际抗震性能高于"三水准性能要求"。研究结果为在以8度为代表的高烈度区建造高宽比较大的高层隔震剪力墙结构的可行性提供了有力的支撑。     

功能可恢复RC框架-核心筒结构抗震性能研究

功能可恢复结构既能在地震中保障人们的生命财产安全,又能使得建筑在地震后尽快恢复正常功能,是基于性能抗震设计方法的研究热点和未来的发展趋势。合理地对剪力墙结构或者框架-剪力墙(核心筒)结构中的连梁进行设计或者使用高性能构件是实现该类建筑震后功能可恢复的有效途径之一。建立了一典型RC框架-核心筒结构的弹塑性分析模型,比较了连梁不同恢复力性能参数下RC框架-核心筒结构抗震性能的差异,研究实现整体结构功能可恢复目标时对连梁性能参数的需求,并且探索使用轻质楼盖结构体系后抗震性能的改变。研究结果表明:若将连梁设计承载力提高10%~30%,则模型整体的峰值承载力提高约3%~8%,罕遇地震作用下连梁损伤程度相比原始模型减小、墙肢损伤程度增大;若将连梁骨架曲线中的平台段长度或者屈服后的硬化段长度延伸,则模型整体的承载力提高,结构推覆曲线下降趋势更为平缓,新模型虽然在罕遇地震作用下结构的损伤状态没有明显改善,但在超越设防烈度的地震作用下的抗倒塌能力得到了提高;若将楼盖结构体系的质量减小约35%,则模型一阶周期减小约4%,大震下结构基底剪力减小约5%,结构抵抗大震的能力降低不明显,且竖向构件轴压力减小,构件延性提升,结构的抗震性能有所改善。     

9度区高层隔震结构设计与分析方法

隔震结构所采用的材料与传统抗震结构有很大的不同,设计方法也有差异。以抗震了设防烈度为9度区的某小区高层隔震结构为例,重点介绍了规范对隔震计算分析的相关要求、竖向地震作用计算、支座计算模型选择、支座拉应力分析等内容。分析结果表明,对于支座参数设计合理、各项指标均能满足规范要求的高烈度地区高层隔震结构,上部结构地震响应明显降低,抗震性能也得到很大提高。     

基于抗规和隔规的剪力墙隔震结构设计对比研究

隔规与现行的抗规在设计方法和隔震设计关键指标上的规定差别显著,而目前关于两种规范的对比研究还相对较少。以RC剪力墙隔震结构为研究对象,分别采用抗规和隔规进行设计,识别了基于隔规进行RC剪力墙隔震结构设计的控制指标,明确了采用两种规范所设计结构的地震响应和经济性差别。研究结果表明:基于隔规进行隔震结构设计的控制指标是底部剪力比;隔规设计的上部结构地震作用可降低8.86%,上部结构最大层间位移角在中震和大震下分别增大17.80%和19.58%;基于隔规设计时,混凝土和钢筋用量分别降低25%和10%。研究成果可为RC剪力墙隔震结构的设计提供参考。     

底部采用高性能纤维增强混凝土的RC剪力墙结构抗震性能分析

剪力墙结构底部采用高性能纤维增强混凝土材料（ECC）能够减轻底部剪力墙在地震中的损伤程度,提高结构震后可恢复性。为考察底部采用ECC材料后整体结构的抗震性能,以我国抗震设防烈度为8度、设计基本地震加速度值为0.2g的高烈度抗震设防区RC剪力墙结构为对象,建立了高度、ECC设置高度和剪力墙整体性系数不同的结构模型,并进行有限元动力时程分析,考察底部采用ECC材料的剪力墙结构与普通RC剪力墙结构抗震性能的差别;分析剪力墙结构在罕遇地震作用下发生预期延性破坏模式时的弯矩需求。结果表明,对于位于设防烈度为8度、设计基本地震加速度值为0.2g抗震设防区的剪力墙结构,将剪力墙底部采用ECC材料后,其在罕遇地震作用下能够耗散更多地震能量,剪力墙开裂的程度和概率明显减小;在剪力墙底部加强区第1~2层采用ECC材料后,ECC层及其相邻上层会发生弯曲破坏;底部加强区第1~3层剪力墙都采用ECC时,剪力墙屈服都集中在ECC层,在罕遇地震作用下ECC层以上剪力墙实现预设延性破坏模式的受弯需求不大于其受弯能力;建议25层以下的剪力墙结构在底部第1~3层范围内采用ECC材料。     

矩形脉冲激励下高层隔震结构提离摇摆界限谱模型及参数影响分析

判别高层结构所处的摇摆状态是分析地震作用时隔震层是否处于安全状态以及结构是否处于稳定状态的重要基础。根据隔震层橡胶支座的竖向变形计算结果,将高层隔震结构的摇摆状态分为未提离、提离、摇摆、倾覆状态,提出了基于简化刚体模型的提离摇摆状态分类方法。通过分析矩形激励下竖向屈重比、水平屈重比、竖向周期、水平周期、高宽比、激励幅值系数、激励频率比等参数对高层隔震结构摇摆响应的影响,得到了高层隔震结构未提离、提离、摇摆的界限谱以及主要参数对界限谱的影响规律,进一步分析了高层隔震结构倾覆状态与激励幅值、频率比之间的关系。研究结果表明：摇摆响应随竖向屈重比、水平屈重比、激励频率比的增大而减小,其中水平屈重比的影响最大;摇摆响应随激励幅值系数、竖向周期、水平周期及高宽比的增大而增大,摇摆响应较小时高宽比的影响最大,摇摆响应较大时竖向周期的影响最大,控制摇摆响应的最有利措施是增大水平屈重比、减小高宽比和竖向周期;对提离界限影响程度从大到小的顺序为高宽比、水平屈重比、竖向周期、竖向屈重比、水平周期,对摇摆界限影响程度从大到小依次为竖向周期、水平屈重比、高宽比、水平周期、竖向屈重比;结构倾覆与激励幅值系数、激励输入时间呈正相关。     

隔震在短肢剪力墙高层住宅中的应用研究

基于目前规范对短肢剪力墙结构性能指标限制严格的问题,提出将隔震技术引入短肢剪力墙结构,通过合理设置隔震层降低结构地震反应,扩大短肢剪力墙的应用范围。对一具体工程进行大震下的弹塑性时程分析,结果表明,短肢剪力墙隔震结构在8度罕遇地震下的反应小于非隔震结构7度罕遇地震下的反应,在高烈度区具有足够的安全储备,为短肢剪力墙在高烈度地区应用提供一种可行的方法;同时对比了SAP2000非线性分析中直接积分法和FNA法在隔震分析中的有效性,得出FNA法在保证精度的前提下能有效提高非线性分析的效率。     

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。