低造价工程塑料板叠层橡胶隔震支座极限性能研究

采用短切纤维增强工程塑料板作为隔震支座的增强材料,制成低造价隔震支座。与传统隔震支座不同,选用的增强材料强度较低时,低造价隔震支座的极限性能由增强材料的强度控制,破坏形态主要体现为板材的断裂。为了研究该支座特有的破坏形态,进行了轴压和压剪状态的极限性能试验,结合ABAQUS有限元分析,研究不同受力状态下的破坏机理。结果表明:支座轴压的破坏形态为支座中部工程塑料板的断裂,在板材中部产生竖向裂缝,为加劲层拉应力引起的拉断;支座压剪状态下的破坏形态为封板及内部工程塑料板断裂,裂缝在截面上为X形分布,为剪切变形时"翘曲"作用引起的弯曲破坏。利用有限元分析对该支座进行参数优化,建立了不同橡胶层厚度、板厚度及板刚度的3种对比模型,结果表明,减小单层橡胶层厚度、增加板厚度有利于提高支座的极限性能,而提高板刚度则不利。同时,给出了支座性能最优的设计建议。     

结构主动变刚度·阻尼控制系统及其优化设计

介绍了一种新型开关控制型的半主动控制系统——主动变刚度.阻尼(AVS.D)系统的装置组成及其减振控制机理,阐述了该系统所特有的反应放大原理,建立了该控制系统的运动方程。基于瞬时最优控制的思想推导了该控制系统的开关控制律。为了充分发挥该控制装置的作用,优化了主动变刚度.阻尼装置的参数设计,并基于遗传算法研究了主动变刚度.阻尼装置在结构中的空间位置优化方法。计算机仿真分析结果显示,主动变刚度.阻尼系统是一种性能非常优越的半主动控制系统,所推导的瞬时最优半主动开关控制律是很有效的。对不同数目的主动变刚度.阻尼装置进行位置优化,结果表明,所提出的位置优化方法对于优化多个主动变刚度.阻尼装置的位置是相当高效的,可以最大限度地发挥该控制系统的性能。     

装配式隔震结构中隔震节点抗震性能研究

针对装配式隔震结构,提出一种新型装配式隔震节点,采用1/2缩尺模型对该新型装配式隔震节点在低周反复荷载作用下的破坏形态、滞回特性、骨架曲线、延性性能、耗能能力等性能进行研究,并与现浇节点进行对比。结果表明,此类新型装配式隔震节点应用于装配式隔震结构是可行的。利用有限元分析软件Open Sees对试验的装配节点和现浇节点的滞回特性进行数值模拟,模拟结果与试验结果基本吻合。     

具有调谐惯容阻尼器的建筑结构减震设计

为提升传统调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)应用的方便性,提出利用调谐惯容阻尼器(tuned inerter damper,简称TID)对结构进行减震控制,推导了基底白噪声激励下建筑结构的TID最优阻尼参数和最优刚度参数的解析式以及无阻尼的位移方差解析式。分析表明,TID最优参数与其安装的相邻楼层振型坐标差的平方有关,该值越大,控制效果越好。通过3个均匀结构和1个12层的非均匀结构模型分析表明:TID对中低层结构的控制效果较好,且对高阶振型控制优势明显;TID-TMD混合控制方案在地震作用下的控制效果更明显,优于TID,且总体上与多重TMD控制效果相近;TID-TMD仅需在顶层安装TMD,其余楼层安装TID,减少了多重TMD控制高阶振型带来的空间占据、安装不便、质量过大等问题。     

复杂结构重叠分散控制理论研究与数值分析

针对复杂建筑结构分别提出了两种重叠分散控制设计方法,一种是利用包含原理来获得解耦的控制器和滤波器增益矩阵;另一种则是基于线性二次型高斯控制算法来消除子系统间重叠部分控制力的耦合,并提出了重叠分散控制的设计流程。在此基础上,结合工程实际和分散控制的特点,提出了一般重叠分散、链型、环型、星型及环-星型等多种重叠分散控制方案。通过对9层Benchmark模型进行多重叠分散控制设计与仿真分析研究,证明了所提出的设计流程、两种重叠分散控制设计方法及链型、环型和星型等特殊重叠分散控制方案的可行性与正确性。对于多重叠分散控制结构,星型分散控制可以获得更好的控制效果。     

广州新电视塔整体结构振动台试验研究

广州新电视塔塔高610m,由一座高达454m的主塔和一个高156m的天线桅杆构成,建成后将是世界第一高电视塔。广州大学工程抗震研究中心试验室设计了一个1/50结构模型,并对其进行了多种地震波的49种工况下的振动台试验。测试了模型结构的动力特性、阻尼比及其各种地震作用下的加速度、位移、扭转和应变反映,分析了模型结构的破坏情况,并根据试验结果和相似理论,研究了原型结构的地震反应。试验及分析结果表明,模型结构第1阶、第2阶振型频率与原型结构计算换算频率相差15%―18%左右,第3阶、第4阶频率相差30%左右,其对应阻尼比依次为3.317%、2.277%、1.555%和1.259%,其扭转、平动第一周期比为0.211,且在多遇、设防烈度和罕遇地震作用下结构最大层间位移角平均分别为1/320、1/154和1/72,显示结构在经历多遇地震,设防烈度地震和罕遇地震作用后,结构总体上满足设计目标的抗震设防要求。     

塑料加劲板楼梯隔震支座力学性能试验研究

以工程塑料板替代钢板作为橡胶支座中的加劲板材,研发了一种楼梯隔震支座,用以提高楼梯的抗震性能。通过对支座的板材进行基本力学性能试验,得到了板材的拉伸弹性模量、拉伸强度、压缩弹性模量、压缩强度,并对所研制的两种类型楼梯隔震支座进行了力学性能试验,主要测试了支座的基本力学性能、极限性能以及支座水平刚度的相关性等。试验结果表明:该楼梯隔震支座力学性能稳定,且在楼梯变形范围内其性能可维持在线弹性段。采用SAP2000有限元软件建立了某8层钢筋混凝土框架结构模型,对比分析了楼梯隔震对结构动力特性及梯板应力的影响规律,结果表明采用所研发的塑料加劲板楼梯隔震支座可有效消除楼梯-结构的耦联关系,减小楼梯应力并使楼梯受力均匀。     

大柱网高层建筑结构设计探讨

近二年设计的高层建筑大多具有地库深(设多层地下车库)、柱网大(便于平面布置)及层高低层数多的特点。如今甲方更着重于建筑面积的充分利用,建筑师也把建筑体型设计得更多样化和艺术化。这一切都给结构设计带来新的课题。本文以中房大厦为例,简述大柱网高层结构设计中所遇到问题与难点,以及为之采取的措施:如采用宽扁梁、设置消能柱间支撑、应用高强混凝土等,对大柱网高层结构设计提出探讨意见。     

不同桥梁隔震橡胶支座力学性能对比试验研究

了解桥梁高阻尼隔震橡胶支座(简称HDR)与铅芯隔震橡胶支座(简称LRB)力学性能有何不同。采用试验研究的方法,对不同尺寸、不同生产厂家、具有相同橡胶剪切模量(简称G值)的HDR和LRB支座进行了剪切性能的应变相关性、温度相关性、极限应变及基本力学性能测试等试验,对比研究了它们对支座等效刚度、等效阻尼比的影响。研究分析表明,整体上来讲,应变对HDR的影响要弱于对LRB的影响,部分厂家的HDR对环境温度的敏感性要甚于LRB的敏感性,而温度对LRB的等效阻尼比基本没影响,HDR的初始刚度要大于LRB的初始刚度,大变形硬化程度要更甚于LRB的程度。最后给出了HDR和LRB支座水平力学性能相应的应变相关性、温度相关性拟合经验公式。     

大型超高层建筑的随机风振响应分析

大型超高层建筑结构具有自由度数庞大、小阻尼及振型密集等特点,针对传统方法在处理大型复杂实际结构受多点随机激励中存在计算效率比较低或精确性不高等不足,提出了基于虚拟激励法的复杂超高耸结构的随机风振响应分析方法.运用虚拟激励法将脉动风荷载作用下的多点激励转化为简谐虚拟激励向量,并根据平稳随机理论推导出相应风振响应的表达式,自动计入了多点风激励的空间相关性和振型间的相关性.以目前在建的深圳第一高楼——深圳金基大厦为算例,分析结果验证了方法的有效性和准确性,可以提高多点随机激励响应的计算效率和精确度,在大型高层实际工程风振响应计算分析中有较强的实用价值.