三维长周期地震动下层间隔震高层建筑结构地震响应分析

层间隔震体系是在基础隔震体系的基础上发展而来的一种新型隔震结构。层间隔震高层建筑结构自振周期较大,在长周期地震动下因容易发生共振而响应较大,三维地震会加剧结构的重力二阶效应。建立某框架-核心筒高层建筑结构模型,进行三维长周期地震动下的非线性时程分析。针对层间隔震结构隔震支座出现的拉应力超限问题,设置三维隔震支座,并与设置传统水平隔震支座的结构进行地震响应分析对比。结果表明：三维长周期地震动下的层间隔震高层建筑结构地震响应增大;在三维长周期地震动下,采用传统水平隔震支座容易出现拉应力超限问题;采用三维隔震支座后,结构的层间位移、基底剪力、楼层加速度均明显降低,结构的损伤程度减轻,三维支座滞回曲线饱满,耗能能力强。     

地震作用下高层框架-剪力墙隔震结构动力响应参数分析

针对一个10层框架-剪力墙基础隔震结构体系,考虑框架与剪力墙之间的相互作用,通过改变隔震层刚度及框架与剪力墙的刚度比,分析隔震层对地震波的滤波作用,以及考虑上部结构累积变形与隔震层大位移P-Δ效应,对高层框架-剪力墙结构的整体力学响应进行研究.结果表明:随着隔震层刚度的增加,传递到上部结构底部的加速度频谱幅值逐渐增大.随着框架与剪力墙刚度比增大,层间剪力的分布趋于均匀.上部结构累计变形产生的附加弯矩略大于隔震层本身P-Δ效应产生的附加弯矩.     

框架-剪力墙基础隔震结构的地震扭转反应

为了研究框架-剪力墙基础隔震结构的地震扭转反应，建立了地震作用下高层框架剪力墙基础隔震结构的平移-扭转耦联振动模型和运动方程，分析了单轴偏心基础隔震结构的平移-扭转耦联地震响应，并探讨了不同偏心率下隔震结构的地震反应．结果表明：在结构设计中应合理调整隔震结构上部结构和隔震层的偏心率．只有在上部结构和隔震层的偏心率满足一定关系的情况下，采用基础隔震才能明显减小结构的扭转反应．     

速度脉冲地震动作用下巨-子结构隔震体系的振动台试验研究

设计并制作了巨-子结构抗震体系及隔震体系的钢框架试验模型,选择2组加速度反应谱一致的包含和不含速度脉冲的实际强震动记录和人工合成地震动时程作为输入,分别对巨-子结构抗震体系及隔震体系进行了振动台试验,从试验的角度研究了地震动的速度脉冲特性对巨-子结构抗震体系及隔震体系地震响应的影响规律.结果表明,近断层地震动速度脉冲作用下巨-子结构抗震体系及隔震体系的地震响应要大于无速度脉冲地震动作用下的地震响应.巨-子结构隔震体系相对于抗震体系而言,在速度脉冲地震动作用下能有效减小结构的地震反应,减震效果明显.     

钢框架-带缝钢板剪力墙结构的地震响应

为确定钢框架-带缝钢板剪力墙在8度多遇和罕遇地震作用下的抗震性能,利用ADINA有限元软件,建立受荷条件相同的10层钢框架和10层钢框架-带缝钢板剪力墙模型,运用非线性分析方法对其在EL-Centro波、Taft波及人工波作用下的地震响应进行模拟分析。结果表明:震害不仅与地震波加速度峰值、持续时间有关,还与地震波波形有关;同种地震作用下,钢框架-带缝钢板剪力墙的薄弱层部位比钢框架的高,但同种结构在多遇和罕遇地震作用下的薄弱层部位大致相同;两种结构在8度地震作用下均未发生倒塌,且在同种地震波作用下钢框架-带缝钢板剪力墙的层间位移角小于钢框架,证明钢框架-带缝钢板剪力墙具有良好的抗震性能。     

层间隔震结构动力特性及地震响应分析

层间隔震是最近发展起来的一种新型隔震形式,是对结构进行地震反应控制的一种减震技术.以框架剪力墙结构为例,利用ANSYS软件建立其抗震结构和隔震结构有限元模型.通过模态分析,得到结构的频率;通过地震响应分析,得出有关层间位移、加速度及剪力.结果表明:与抗震结构相比,层间隔震结构的频率减小,周期增大;各楼层的加速度幅值减小...     

脉冲型地震动模拟与隔震桥墩性能的能量分析

用改进的三角函数方法来模拟近断层地震地面激励,对非线性隔震桥梁单墩模型进行了地震响应和能量分析.通过对波形、脉冲周期和峰值速度等地震动参数的调整来表征不同的脉冲效应,在前向、前后向和多环3种不同的脉冲渡作用下,隔震桥墩反应规律类似,以第3种冲击形式结构的响应值最大、输入结构的地震动能量最多.脉冲周期是决定地震动破坏能力的重要参数,通过定义累积滞回耗能比和瞬时耗散能量比,表明隔震支座有效耗能能力在短周期脉冲作用下较小,在长周期部分趋于稳定,而在中短周期部分单纯依靠隔震支座耗能不足以有效降低地震危害.通过引入瞬时输入能量概念,表明瞬时地震输入能量和结构地震响应密切相关,用瞬时输入能量来表征地震动强度是合适的指标.     

远场长周期地震动作用下高层框剪结构地震反应分析

选取3条远场长周期地震动和2条普通地震动,在比较其能量特性的基础上,采用ETABS软件建立两栋高层框剪结构的有限元模型。对比研究了地震动类型和结构基本周期对结构弹性地震反应的影响规律。结果表明:远场长周期地震动对高层框剪结构的地震反应具有放大作用;在其作用下结构的层间剪力、楼层位移和层间位移角明显大于普通地震动作用下的结果。远场地震动作用下结构的最大层间位移角出现在中下部楼层,且明显超出现行规范1/800的限值要求。普通地震动作用下结构的最大层间位移角出现在中上部楼层,能够满足规范限值要求。随着结构基本周期的增加,远场长周期地震动作用下结构的地震反应随之增大;普通地震动作用下结构的基底剪力、顶层位移逐渐增大;最大层间位移角略有下降、出现的楼层明显上移;顶层位移对长周期地震动、结构基本周期最为敏感。建议在高层结构抗震设计时进行远场长周期地震动作用下结构的抗震性能验算;且将结构位移作为重要的控制指标。     

近断层激励下子结构组合隔震的巨-子结构试验

为解决受限于隔震支座的抗拉能力和结构高宽比限值、隔震技术很少应用在超高层建筑的问题,在新型巨-子结构体系的子结构底部设置由铅芯橡胶隔震支座和弹性滑移支座组成的组合隔震层,设计制作了一个有3个巨型结构层的巨-子结构模型,对其进行了近断层地震动及远场地震动作用下的振动台试验,研究了组合隔震层对主结构和子结构振动的减震效果和近场地震对其影响.研究结果表明,子结构底部设置组合隔震层,对主结构来说相当于调谐质量阻尼器,其对主结构的地震响应具有较好的调谐减震作用;对子结构来说相当于基底隔震,其对子结构的地震响应具有显著的隔震效果.由于脉冲效应,近断层地震动作用下主结构和子结构的地震响应都要大于相同场地的远场地震动.     

基础隔震结构单向偏心扭转反应非线性分析

通过有限元分析软件SAP2000计算分析,研究了在阪神波、EL-CENTRO波和汶川地震波三种不同地震作用下多层框架基础隔震结构和非隔震结构单向偏心下的地震扭转反应。对比研究表明,对于单向偏心的结构来说,采用基础隔震可明显地减少上部结构的扭转反应,并有效地起到隔震作用。     

远场长周期地震动下基础隔震结构非线性减震分析与控制

为研究远场地震动中长周期成份、尤其类谐和成份对基础隔震结构非线性减震性能与损伤演化的影响,分别选取普通地震动与远场长周期地震动进行频谱特性对比.考虑隔震层上部结构梁柱的塑性性能,采用集中塑性铰模型,建立一幢钢筋混凝土基础隔震结构有限元模型,通过非线性分析探讨地震动中长周期成份,特别是类谐和成份对基础隔震结构减震性能的影响.提出在隔震层增设黏滞阻尼器,形成组合隔震方案,控制罕遇地震甚至中震作用下隔震层产生的超限水平位移.结果表明:对减震系数和层间位移而言,远场长周期地震动尤其是类谐和地震动作用下的隔震效果较差,类谐和地震动下层间位移出现放大效应且隔震层上部结构产生塑性损伤变形;远场长周期罕遇地震甚至中震下隔震层位移的增大尤其明显,严重超过隔震支座的允许变形限值.组合隔震能有效地控制远场长周期地震动,尤其类谐和地震动作用下隔震层的超限水平位移,减小隔震层上部结构非线性反应,防止隔震支座损伤破坏.     

地震动扭转分量对基础隔震结构响应的影响

讨论了获得扭转地震加速度的原理,并通过编制Matlab程序获得了LIMON COSTA RICA地震波的绕z轴扭转加速度分量。对一个12层基础隔震结构进行ANSYS软件时程分析,对结构模型输入LI-MON COSTA RICA地震波扭转加速度分量以及平动加速度分量,进行时程分析,研究结果表明:地震动绕z轴扭转分量对隔震支座的影响很小,以后还需针对不同的结构类型和地震动做更多的研究。     

远场类谐和地震动作用下高层建筑新型组合隔震的减震性能研究

远场类谐和地震动包含丰富的低频成份,且在长持时的振动阶段的后期产生多个循环的脉冲,其可能对传统高层隔震结构产生类共振作用,导致铅芯橡胶隔震支座发生超限变形,上部结构倾覆失稳.提出弹性滑板支座、复位装置(LRB)与黏滞阻尼器组合而成的新型组合隔震系统,利用弹性滑板支座承担大的竖向荷载、复位装置(LRB)因不承担竖向荷载而获得更大的变形能力且起隔震层自复位作用、黏滞阻尼器对隔震层的过大变形进行控制.探讨地震波中的长周期成份,尤其是类谐和成份对传统基础隔震结构与新型组合基础隔震结构层间位移角、楼层加速度、隔震层变形与结构塑性铰分布等地震响应的影响.结果表明:远场类谐和地震动罕遇地震下传统铅芯橡胶基础隔震结构的层间位移角与楼层加速度相比抗震结构明显放大,且远场类谐和地震动设防烈度下其隔震支座就已超限变形;新型组合基础隔震结构有效地控制地震动下上部结构地震响应放大效应与隔震支座的超限变形,减小了结构塑性损伤,保证了隔震体系的有效性.     

竖向刚度突变结构采取顶层隔震方案的减震分析

为了研究隔震装置在竖向刚度突变结构的减震效应,该文以一个底部为4层框架,上部为18层剪力墙的结构为抗震结构,在该抗震结构的第21层楼板下面加设隔震支座,并对隔震支座按照TMD系统的设计方法确定其性能参数,作为顶层隔震结构;利用有限元软件Ansys对上述抗震结构和隔震结构进行动力时程反应分析。结果表明,顶层隔震结构可以有效地减小结构的地震反应,提高结构的抗震安全性,取得较好的经济和社会效益。     

球形储罐结构地震反应控制研究

为了降低球罐结构的地震响应,对球形储罐进行基础隔震及附加耗能减震控制,建立了无控、隔震、耗能减震条件下球形储罐的有限元模型,并通过模态分析给出自振周期和频率。选择3种不同的地震波输入,进行了基础隔震结构及耗能减震结构地震响应时程分析。结果表明：基础隔震拉长了结构周期,达到了减震的目的,加速度反应降幅在41.4%～76.4%,相对位移反应降幅在50.3%～77.2%;附加的耗能装置的变形耗散了地震动能量,从而减小了结构自身的动力响应,加速度反应降幅在25.2%～77.9%,相对位移反应降幅在71.8%～76.7%;总体看球罐基础隔震结构优于附加耗能结构的减震效果。     

基于随机地震响应的大跨隔震结构性态设计方法

为实现基于性态的抗震设计理论在被动控制结构中的应用,以大跨度隔震结构为研究对象,提出了基于随机地震反应的结构设计框架。框架包括定义结构的性能水平、确定并量化性能目标、基于位移指标设计隔震层、计算结构随机地震响应、评估大跨度隔震结构可靠度这五部分内容;通过算例表明:提出的基于性能的抗震设计方法与可靠度理论相结合,能在给定的性能目标下有效地保证大跨隔震结构的安全,对指导大跨结构抗震设计实践具有一定的指导意义。     

考虑土-结构作用的层间隔震结构三维地震响应

实际地震具有多维性,只考虑水平向往往不够真实全面,且在考虑土-结构相互作用(soil-structure interaction,SSI)中更为复杂,缺少相关的研究分析.建立层间隔震结构模型,利用点弹簧模拟土体参数实现SSI效应,进行三维地震动下动力弹塑性分析.研究三维地震激励下,考虑SSI前后的层间隔震结构的地震响应...     

隔震结构的随机地震反应与抗震可靠度评价

将概率密度演化方法与物理随机地震动模型相结合,发展了隔震结构的随机地震反应与抗震可靠度评价方法.以江苏省某十层框架隔震结构为例,进行了8度罕遇地震下的随机地震反应与动力可靠度分析.算例说明随机地震反应分析可以给出明确的可靠度分析结果,而采用确定性地震动输入进行分析不能对结构的安全性进行合理的判断.建议方法可以客观、全面地评价一般多自由度系统的地震反应性态,是对面向工程对象进行精细化设计的一次有意义地尝试.     

带有耗能器的基底滑动结构隔震效果研究

对带有基底滑动隔震系统及耗能器系统的结构进行了研究，建立了三种情况下的数学模型，推导了有关公式，并编制了相应的计算程序，研究了一座四层建筑物在ＥｌＣｅｎｔｒｏ地震波作用下的位移响应，加速度响应、层间剪力响应等，考虑了不同摩擦系数、不同加速度峰值及附加耗能器不同参数时对结构隔震效果的影响。并与相应的线生结构进行了比较，通过计算分析，得出结构隔震和耗能的有关结论。     

框架—剪力墙结构高层地震问题的数值分析

应用ANSYS有限元分析软件对框架—剪力墙结构高层建筑进行地震响应和地震波瞬态分析,通过对高层框剪结构在自振及地震波作用下的分析,得出结构位移与地震频率的关系,为高层框剪结构的抗震设计提供具有一定价值的参考意见。