具有NES的复合摩擦摆隔震性能有限元分析

为探讨具有NES的复合摩擦摆隔震性能,采用ABAQUS软件对一幢三层框架结构进行有限元模拟分析,选取EL-Centro波、Accel人工波、Taft波,计算结构在不同震级、不同加速度峰值地震作用下的响应,并对隔震前后结构的动力反应进行对比.分析结果表明:具有NES的复合摩擦摆隔震支座可以有效地减小结构在地震作用下的加速度响应,并使结构产生整体平移,减小了结构的层间位移角,同时增大了结构自振周期,远离了一般场地的卓越周期,结构可以快速有效地吸收消耗地震能,将地震能更多地转化掉,从而达到隔震的效果.     

双凹摩擦摆隔震支座理论分析与数值模拟研究

介绍了双凹摩擦摆隔震支座的基本构成和隔震原理,从力学平衡原理出发对双凹摩擦摆隔震支座进行了理论分析,推导了双凹摩擦摆隔震支座的刚度,分别构造了双凹摩擦摆隔震支座在上下滑动面摩擦系数相同和不同情况下的滞回模型,并探讨了支座的回复特性,得到了其最大残余位移的计算公式.采用ABAQUS软件对双凹摩擦摆隔震支座进行了实体单元建模,数值模拟了低周反复荷载作用下的双凹摩擦摆隔震支座在上下滑动面摩擦系数相同和不同情况下的滞回特性及其回复特性.研究结果表明:①理论分析和数值模拟结果吻合较好,验证了提出的滞回模型和最大残余位移计算公式的正确性;②双凹摩擦摆隔震支座的滞回曲线饱满,具有良好的滞回性能;③该支座的刚度与上下滑动面的球面半径之和成反比,其隔震周期也仅与半径有关,与上部结构质量无关;④其最大残余位移为上下两滑动面的摩擦系数和球面半径的乘积之和.     

上部结构周期对摩擦摆基础隔震结构地震反应的影响

对摩擦摆基础隔震结构进行了地震反应分析,研究了上部结构周期对结构地震反应的影响.结果表明,随着上部结构刚度的减小,上部结构周期增大,摩擦摆支座位移逐渐减小,上部结构的加速度反应和楼层剪力逐渐增大.     

三维多级复合摩擦摆隔震结构有限元分析

为考察一种新型三维多级复合摩擦摆的隔震性能,采用Abaqus有限元软件对结构进行时程动力分析,计算罕遇地震下结构的加速度、层间位移等.对比结构隔震前后的地震响应,该复合摩擦摆既有多级摩擦摆可根据抗震设防目标适时调整结构自振周期的特性,又有碟簧的竖向变刚度、隔震耗能能力.研究结果表明:隔震结构基本自振周期被延长,变形主要集中在隔震层;可在水平和竖向同时达到上部结构"整体平动"的良好隔震效果;经分析可忽略水平和竖向隔震的耦合作用,各自分开计算.     

近场脉冲型地震下层间隔震结构的隔震层限位减震分析

层间隔震结构在近场脉冲型强震作用下,隔震层易发生过大变形,导致隔震层上部结构倾覆失稳.提出隔震层限位保护系统,进行软碰撞限位.采用Kelvin碰撞模型建立限位保护系统的力学模型与带限位层间隔震的力学模型,推导带限位层间隔震的动力方程.对比分析有、无限位保护系统的层间隔震结构的动力响应,分析限位弹簧的不同预留距离、不同限位刚度对隔震层最大变形和层间弹塑性位移的影响.探讨带限位的层间隔震结构在超越预估强烈地震时的碰撞反应.结果表明:隔震层限位保护系统不影响层间隔震结构在多遇地震下的减震效果,且能有效限制隔震层在强烈地震下的最大变形,避免隔震支座破坏而导致上部结构倾覆失稳;限位弹簧的不同预留距离、不同限位刚度对隔震层最大变形与隔震结构层间弹塑性位移产生很大影响;在超越预估的强烈地震作用下,限位保护系统亦能限制了隔震层最大变形,使隔震结构破坏模式由隔震层瞬间破坏转变为隔震结构塑性破坏.     

考虑动水压力的拉索减震支座深水桥梁地震响应分析

以某跨海连续梁桥为例,研究动水压力对拉索减震支座减隔震体系下深水桥梁地震响应的影响,分析拉索减震支座在深水区连续梁桥中的适用性。首先建立考虑动水压力下的深水桥梁地震响应分析方法,然后针对拉索减震支座减隔震体系对该桥进行动力响应分析,并与摩擦摆减隔震体系进行对比。结果表明:动水压力增大了深水桥梁的地震内力和位移响应;拉索减震支座减隔震体系下,动水压力对地震响应的影响程度明显小于摩擦摆减隔震体系,体现了拉索减震支座在深水桥梁抗震设计中的优越性。     

某门诊楼隔震结构设计与分析

文章对一幢医院门诊楼进行基础隔震设计,为了讨论隔震技术对结构动力特性的影响,采用SAP2000建立了隔震与非隔震2种结构模型,并对其进行了弹塑性分析。结果表明:隔震结构能够延长结构的自振周期,减小结构的层间位移角和层间剪力;隔震结构通过支座的较大变形来耗散输入的地震能量,使得上部结构塑性铰发展缓慢;隔震支座的滞回曲线较饱满,起到了不错的耗能效果;在罕遇地震作用下,隔震支座的位移与压应力限值均能满足现行规范要求。     

近断层地震作用下基础隔震层弹簧软限位分析

基础隔震能有效减轻结构地震响应.但在近断层脉冲型地震作用下,隔震结构的隔震层会发生较大位移,导致隔震结构侧倾失稳.本文采用弹簧限位装置进行软碰撞限位,利用软件SAP2000计算近断层地震作用下限位隔震结构的动力响应,分析限位装置不同预留距离、不同限位刚度对隔震层最大位移和上部结构最大层间位移的影响.     

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。     

磁式滑移隔震体系及其在基础隔震中的应用

研究了一类基于电涡流自适应耗能机制和可变限位模式的磁式滑移隔震体系,并考虑不同的界面摩擦特性,研制了以聚四氟乙烯板(PTFE)-铝板为滑动界面的内磁式滑移隔震支座(IMB)和以高压机油-铝板为滑动界面的液磁式滑移隔震支座(HMB)。通过开展隔震支座磁电耦合有限元模拟、理论推导和拟静力试验,深入研究了磁式滑移支座力-位移关系,揭示了磁式滑移隔震结构系统的场地适应性:在近远场地震动、软硬场地土条件下,IMB、HMB比铅芯橡胶支座(LRB)、摩擦摆支座(CSS)具有更优越的隔震性能。在此基础上,进行了非平稳随机地震动作用下磁式滑移隔震结构随机地震响应与可靠度分析,开展了基于整体抗震可靠度的隔震结构系统优化设计:优化后隔震支座抵抗滑移变形能力和耗能能力均增强一倍,在罕遇地震作用下,隔震层位移可靠度提升15%。本文研究为高烈度地震区传统隔震体系面临的瓶颈问题提供了良好的解决方案。     

建筑结构抗震分析

将结构物简化为多质点体系,考虑隔震支座的水平刚度、垂直刚度和转动刚度,按反应谱方法进行了高层剪力墙结构和砖结构抗震计算,结果表明,隔震结构可以大幅度地降低地震作用。另外,利用结构自身的顶部作为TMD质量块,并用叠层橡胶支座和摩擦阻尼器设置在建筑物中上部的楼层之间,利用隔震层上部的质量和隔震层部件组成TMD减震系统来控制地震反应。     

大高宽比隔震结构隔震层参数确定及地震反应简化计算

根据超高层隔震结构等大高宽比隔震结构体系地震反应分析的单质点、双质点和三质点剪切型简化计算模型,对大高宽比隔震结构隔震层特性参数进行了研究,得出了隔震层水平刚度、最大设计位移和隔震支座压应力与界限荷载、压应力的关系.采用振型分解反应谱法,通过对地震反应分析预测简化计算方法的研究,提出大高宽比隔震结构的层间剪切力、层间变形以及层间最大位移反应等预测计算方法,以及多质点体系隔震层和上部结构的加速度反应分布计算理论式等.     

基础隔震结构整体非线性动力响应分析研究

为研究隔震结构在地震作用下的非线性响应规律,对某高层隔震剪力墙结构,分别考虑上部结构为弹性与弹塑性,进行中震和罕遇地震作用下的动力时程分析研究,同时分析整体弹塑性模型中保持楼板弹性假定对结构响应的影响.分析表明,考虑整体弹塑性作用的隔震结构减震系数减小,罕遇地震下层间位移角增大,顶点位移时程滞后于仅考虑支座非线性作用的分析结果,隔震层位移减小,支座滞回曲线面积减小,同时剪力墙和楼板实际均出现了不同程度的弹塑性损伤.弹塑性楼板模型的层间剪力和位移角均大于弹性楼板假定模型的,顶点位移时程则滞后于弹性楼板模型的顶点位移时程,幅值变化不大.     

摩擦摆隔震结构地震反应的计算分析

以一个摩擦摆隔震五层剪切型结构为例,采用有限元分析程序,计算分析了隔震与非隔震上部结构振动状态和能量响应规律.结果表明,滑移隔震对于上部结构振动响应的隔震效果受能量方面的机理控制.由于滑动摩擦层耗散了绝大部分的地震输入能量,采用摩擦摆基底隔震措施以有效降低上部结构的最大加速度和层间位移反应.     

探讨采用摩擦摆支座的隔震结构设计

隔震建筑与普通建筑物相比具有不同的特点,因此,在建筑设计及日常维护中需要从隔震支座选取、设计方法、竣工检查事项、定期检查、应急检查等方面入手加强管理.首先,应根据建筑物高宽比、平面规则性等特点对隔震支座加以选取,通过对摩擦摆隔震支座与铅芯橡胶支座性能对比,摩擦摆隔震支座具有更加良好的稳定性和可靠性,因此在隔震建筑中推荐使用摩擦摆隔震支座;其次,通过对现有隔震设计方法的描述,针对设置摩擦摆隔震支座的隔震建筑,一般应采用隔震建筑的直接设计法,并以一个六层框架结构办公楼为例进行了仿真分析;最后,提出竣工验收及日常维护注意事项,以保证隔震建筑在地震来临时能够正常运行.     

框架结构隔震技术的应用及其经济性分析

文章以某栋框架结构为例,采用大型有限元分析软件SAP2000分别对其建立传统抗震结构、普通叠层橡胶支座隔震结构和铅芯橡胶支座隔震结构模型,通过在罕遇地震作用下对结构进行动力时程分析,得出3种结构的楼层加速度、楼层剪力和层间位移反应,并进行对比分析.结果表明,该框架结构在应用铅芯橡胶隔震支座时隔震设计效果明显,采用铅芯橡胶支座结构具有明显的社会效益和经济效益.     

抗剪栓钉对隔震桥梁地震响应的影响

目的研究抗剪栓钉对城市轨道交通隔震桥梁纵向地震响应的影响,分析考虑栓钉的摩擦摆支座组合刚度.方法以某在建城市轨道交通矮墩连续梁桥为研究对象,基于非线性时程分析方法,对比了不同工况下桥梁结构关键部位的地震响应,并分析了不同栓钉抗力对桥梁地震响应的影响.结果曲线、制动墩墩底纵向弯矩时程曲线及梁端纵向最大位移有较大影响;当栓钉剪断时,栓钉抗力对制动墩支座纵向最大位移几乎没有影响,制动墩墩顶纵向最大位移、制动墩墩底纵向最大弯矩随着栓钉抗力的增大而增大,抗剪栓钉的极限抗剪能力宜控制在竖向荷载的6%以内.结论对于城市轨道交通矮墩连续梁桥,进行摩擦摆支座减隔震设计时,要充分考虑抗剪栓钉抗力的影响.     

双向地震耦合作用对基础摩擦隔震结构的影响

采用多质点层间剪切型模型,建立了基础摩擦隔震多层砌体结构在水平与竖向耦合地震作用下的运动微分方程及滑动与啮合状态判别准则·通过数值计算,分析了竖向地震作用对隔震结构的影响,研究表明,竖向地震作用的存在,使隔震结构下部各层,特别是首层的层间位移,层间剪力增加,隔震层加速度增加,且随地震烈度,竖向加速度峰值增大而增加,并使隔震层的滑动位移幅值有增大的可能·建议在高烈度震区考虑竖向地震作用对结构反应的影响·     

高度可调摩擦摆隔震支座的力学性能

为了抗御强震动和基础不均匀沉降,研制出具有圆弧滑动面的新型高度可调摩擦摆隔震支座.通过滑动试验测定了可调节摩擦摆隔震支座的摩擦系数,在此基础上得到摩擦摆隔震结构的等效自振周期.理论分析证明:摩擦摆隔震支座的自振周期只和弧面半径R、摩擦系数μ、摩擦摆水平位移Dd有关,与结构质量等参数无关,具有良好的稳定性.高度可调摩擦摆隔震支座能够抗御强震动和基础不均匀沉降,并具有良好的自限、自复位功能和振动稳定性,无需附设阻尼向心机构,且在上部结构中不必考虑复杂的抗震措施.高度可调摩擦摆隔震支座结构简单,应用方便,宜在工程中推广应用.     

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.