核筒——三个悬挂体结构地震动力反应分析

用拉格朗日方程建立核筒悬挂结构的运动方程,并且考虑了大位移非线性的影响。运用 Longe - Kuta 方法求出体系的地震动力响应时程。由计算结果得出核筒悬挂结构可以大大的减小层间位移、楼层位移、楼层速度和楼层加速度,减震效率达90%。核筒截面抗弯刚度对截面内力和筒身水平位移影响非常大,截面内力随着抗弯刚度的增大而增大。阻尼系数和吊杆长度对截面内力的影响非常小。楼层位移、楼层速度和楼层加速度随阻尼系数的减小而减小。     

悬挂结构地震动力反应分析计算

利用拉格朗日方程建立了核筒悬挂结构体系运动方程.考虑到大位移非线性的影响,采用Runge-Kutta方法求解体系地震动力响应时程.计算结果表明悬挂体系能明显减小楼层层间位移、速度及加速度,减震效率接近90%.核筒截面抗弯刚度对其截面内力与筒身水平位移影响最显著,截面内力随其增加而增加.吊杆长度及阻尼器的阻尼系数对截面内力的影响较小.阻尼系数对层间位移及截面内力存在优化值.楼层位移、楼层速度及加速度随阻尼系数减小单调减小.     

悬挂系统减震效果分析

根据拉格朗日方程推导了悬挂系统减震的动力反应分析计算公式,并根据龙格-库塔方法利用MATLAB语言编制程序求解.分析与计算结果表明,悬挂系统具有明显的减震效果,楼层位移沿结构高度分布趋于均匀,层间位移、楼层速度及楼层加速度大幅减小.当悬挂结构系统半径为3m左右时,减震效果可达75％ ～86％.     

磁流变阻尼器半主动振动控制算法计算研究

建立了一栋20层磁流变阻尼器半主动控制的结构分析模型,并用Matlab语言编程求解。计算结果表明:半主动磁流变阻尼器控制对层间位移和楼层位移有较明显的减震效果,调整其参数指标fdmax可以达到目标减震效果。fdmax越大,层间位移以及楼层位移动力反应减震效率也越高。减震效率可达到25%~50%,且减震效率沿房屋高度分布均匀。半主动磁流变阻尼器控制Bang-Bang算法对楼层加速度减震效果较差,对加速度减震有要求的房屋可能不宜采用。     

考虑不同底层结构形式和刚度的柱顶隔震结构试验研究

钢筋混凝土底层柱顶隔震结构的底层通常为带拉梁框架柱和独立柱两种形式,为了验证这类结构的安全以及提出底层结构选型建议,开展了结构模型振动台试验,研究了底层为带拉梁框架柱和独立柱这两种结构在不同幅值地震作用下的加速度和位移响应,重点分析其底层结构的地震响应.试验原型为某实际结构中典型的一榀横向框架,制作安装了缩尺的两种柱顶隔震模型和对比的抗震模型.试验结果表明,两种隔震模型的上部楼层加速度和位移反应减震效果显著;底层加速度反应减震效果较差,而位移的减震效果尤为显著,表明按照GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》的要求设计,强震下这类底层柱顶隔震结构是安全的.数值分析表明,当底层柱刚度减小至同抗震模型时,强震下独立柱出现较大的弹塑性变形,带拉梁框架柱比独立柱更有效地提高底层层间位移减震效果,建议工程应用中底层结构选取独立柱形式时,应加大其刚度.     

基于联合减震结构的振动台试验分析

通过在钢-混凝土混合结构中设置橡胶隔震支座及阻尼器的不同组合方式构成减震结构,并对结构进行了振动台试验。试验表明:橡胶隔震支座对隔震层和上部结构的加速度和位移均能起到很好的控制作用;在上部结构加设粘滞阻尼器之后,隔震层的加速度和位移均有所减小,但减小幅度不大,而顶层的加速度和位移均出现大幅度减小,梁、柱的应变减小超过50%,说明在设置隔震支座的基础上,通过布置粘滞阻尼器能达到较好的减震效果。     

基于RC框架结构隔震剪力分析

近年来因为地震的巨大破坏,人们对结构的安全性更加重视。现今隔震技术应运而生并在近些年开始应用于实际工程中,基于大型有限元分析软件OpenSees对五层隔震RC(钢筋混凝土)框架结构在七度罕遇地震波(峰值加速度220gal)作用下进行动力时程分析。研究表明采用隔震框架结构在地震波作用下,相对传统抗震结构抗震结构,各楼层剪力明显减小,随着隔震支座位置的升高,楼层间的剪力减小幅度也随着减小,隔震结构在隔震层上部的减震效果比下部结构明显,隔震层位置处的楼层剪力减小最明显,具有重要工程实践价值。     

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...     

平稳随机地震激励下TMD-基础隔震混合控制体系的减震效果分析

文章对随机地震激励下TMD-基础隔震混合控制体系的减震效果进行了研究,建立了混合控制体系的运动方程,运用状态空间法求解该混合控制体系的随机响应,得到体系各层的响应功率谱和响应均方根值;给出了在上部结构位移最优化条件下求解体系中TMD最优参数的计算表达式;通过与基础隔震结构对比分析了该混合控制体系的减震效果。分析结果表明:混合控制体系在使隔震层位移得到减小的同时,可以更有效地控制上部结构的地震响应;对于位于不同场地上的结构,该混合控制体系仍能发挥一定的减震效果。     

近断层地震下层间隔震结构楼层反应谱

近断层地震动富含长周期、大峰值的速度脉冲的特性,而目前对近断层地震动作用下非结构构件动力响应的研究较少.本文对一个5层钢框架结构进行非隔震与层间隔震振动台试验和ABAQUS有限元模拟,研究表明:(1)结构设置隔震层,能明显降低屋面楼层加速度反应β_(ac)谱谱值,谱值随着隔震层的升高而增大;同时增大了屋面楼层位移反应β_d谱谱值,随着隔震层设置位置的升高,谱值大幅度减小.(2)与抗震和隔震结构的自振周期有相近脉冲周期的地震波能明显增大屋面楼层位移反应β_d谱和屋面楼层加速度反应β_(ac)谱谱值;非隔震与隔震结构屋面楼层加速度反应β_(ac)谱和楼层位移反应β_d谱主要峰值周期与主体结构基本自振周期接近.(3)近断层地震波与结构周期比值越近,断层距越小,有脉冲作用,屋面楼层加速度反应β_(ac)谱和楼层位移反应β_d谱谱值越大.     

罕遇地震下消能减震楼梯框架结构抗震性能研究

采用PERFORM-3D软件分别对设置消能减震楼梯、滑动楼梯和普通楼梯的框架结构进行罕遇地震下的地震反应分析.结果表明:1消能减震楼梯削弱梯板在顺梯板方向的等效强支撑效应;2与普通楼梯结构相比,消能减震楼梯结构X向楼层剪力减小,层间位移角和顶点位移相差不大;Y向楼层剪力、层间位移角和顶点位移均减小.与滑动楼梯结构相比,消能减震楼梯结构X向楼层剪力相差不大,层间位移角和顶点位移减小;Y向楼层剪力除底层外,其余楼层基本相同,层间位移角和顶点位移减小;3消能减震楼梯结构楼梯间构件损伤程度小于普通楼梯结构和滑动楼梯结构.     

地震动频谱特性对隔震结构非线性地震响应的影响

采用等效线性化方法建立隔震结构不同周期的单质点分析模型,用加速度反应谱平均周期(Tr)表征地震动频谱特性,对不同特性的隔震结构输入Tr在0.3～5.5 s的地震波,研究这些不同频谱特性地震波对不同周期以及不同屈重比隔震结构的影响。结果表明:当隔震周期大于4.0 s时,上部结构的加速度和隔震层位移随着Tr的增大而增大。当隔震周期小于4.0 s时,上部结构的加速度和隔震层位移随着Tr的增大先增大后减小。随着Tr的增大,上部结构加速度先随着屈重比的增大而增大,一定范围后,随着屈重比的增大而减小,隔震层的位移随着屈重比的增大而减小。地震动的频谱特性对隔震结构的减震效果影响很大,但隔震结构周期为4.0 s左右时可以取得最佳的减震效果。     

近断层地震动运动特征对组合隔震体系减震性能的影响

输入近断层地震记录,考察了破裂向前方向性和滑冲效应脉冲对组合隔震体系减震性能的影响.研究表明,滑冲效应脉冲比破裂向前方向性脉冲对组合隔震结构更具有破坏性,在破裂向前方向性脉冲地震作用下,LRB隔震体系的隔震效果比组合隔震体系的效果稍好.在滑冲效应脉冲地震作用下,采用组合隔震体系可有效减小隔震层的位移幅值,但隔震结构的顶层加速度峰值和基底剪力略有增大.     

高层隔震和非隔震结构振动台试验对比

通过高层隔震和非隔震结构的模型振动台对比试验,研究高层隔震结构的地震反应特性、隔震效果以及减震机制。结果表明:高层隔震结构的楼层加速度、层间位移反应比非隔震结构明显降低,隔震效果明显;在高宽比为4的情况下,试验隔震支座未进入受拉状态;高阶振型对非隔震结构的影响程度远大于隔震结构的情况,隔震降低了结构基本振型反应的同时有效抑制了高层结构高阶振型的反应,这成为长周期高层隔震结构仍然能够取得较好隔震效果的主要原因。     

不同支座布置下复合基础隔震结构隔震性能试验研究

为研究在不同支座布置下复合基础隔震结构的隔震性能,对两种隔震层布置形式(弹性滑板支座ESB分别布置在轴力大和轴力较小位置)进行了数值计算和振动台试验,主要分析楼层的加速度和位移响应.选择一个原型为柱子轴力相差较大的大底盘上塔楼隔震结构,设计和制作了缩尺的4种结构模型,分别是复合基础隔震模型1(ESB布置于轴力大位置,简称复合基隔1)和复合基础隔震模型2(ESB布置于轴力小位置,简称复合基隔2)以及对比的纯基础隔震模型(采用隔震橡胶支座,简称纯基隔)和基础固接的抗震模型.研究结果表明:复合基隔1的自振周期明显大于复合基隔2和纯基隔;3种隔震模型结构各层加速度和位移反应减震率分别在71.94%和75.91%以上,复合基隔1、2的响应接近且均优于纯基隔,随着加速度峰值的加大,复合基隔1的大底盘楼层减震效果明显优于复合基隔2,而上塔楼楼层的减震效果接近.研究结果建议复合基础隔震结构中,当柱子轴力相差较大时将ESB布置在轴力大的位置.     

大底盘多塔楼结构的隔震减震策略研究

基于大底盘多塔楼的集中质量模型,考虑了基础隔震和层间隔震体系隔震机理的差异,推导了大底盘多塔楼层间隔震结构计算简化模型的运动方程,并对某实际工程进行了参数分析和计算仿真.结果表明:大底盘多塔楼层间隔震结构其隔震层参数对隔震效果影响显著,当隔震层刚度减小时,有利于上部结构剪力控制,但可能增加大平台层间剪力;增大隔震层阻尼对下部结构有较好的减震效果,而对于上部塔楼则存在阻尼最优值.针对大底盘多塔楼结构提出3种隔震减震策略,文章采用5条地震波对某实际工程结构进行了3个方案计算仿真分析,并比较了3种隔震方案的减震效果.     

大底盘双塔结构层间隔震技术的抗震性能分析

大底盘双塔结构在地震时底盘与上部塔楼连接处的薄弱层易遭到破坏。为解决竖向刚度不均匀造成的地震破坏,采用层间隔震技术,在大底盘与上部塔楼之间设置隔震层,减小传入上部结构的地震作用。运用SAP2000有限元分析软件,建立层间隔震结构和非隔震结构模型,对其进行时程分析。结果表明:隔震结构的加速度幅值,层间位移,底部剪力都相应地减小;隔震结构的变形主要由隔震层承担,隔震结构加速度和层间位移在隔震层处达到最大值,层间剪力在隔震层处大幅度减小,起到了相应的隔震效果,为工程实际提供了理论依据。     

考虑塔楼偏心的大底盘层间隔震结构地震响应试验

为研究偏心大底盘层间隔震结构的地震响应,以指导这类竖向不规则结构的抗震设计.建立一个典型的偏心大底盘层隔模型结构,大底盘2层、塔楼6层,隔震层设置于塔楼底部.进行了层隔模型和对比抗震模型的数值分析和振动台试验,试验共16个工况.试验结果表明:塔楼各层加速度和层间位移减震效果显著;底盘加速度响应没有降低,层间位移减震效果不明显;在加速度0.4g和0.6g作用下底盘分别进入了弹塑性状态和达到中等破坏程度.建议工程应用中底盘受力构件应采取加强措施,提高底盘的弹塑性位移角限值.     

平面不规则高层建筑双层隔震体系的抗扭分析

以某高层不规则框架结构为例,输入双向地震波,采用SAP2000分析罕遇地震作用下中间隔震层位于不同位置时双层隔震体系的减震性能,研究不同偏心率下不规则隔震结构的扭转响应.研究表明:中间隔震层位于3层时双层隔震体系的水平向减震系数、层间位移角和位移比均最小;双层隔震体系隔震层偏心率的大小对周期比和层间位移角的影响不大,隔震层偏心率较小时,位移比也较小,隔震体系具有良好的抗扭性能.因此,对于平面不规则高层建筑双层隔震体系,隔震层小偏心率且中间隔震层布置在结构中部偏下位置时,可有效限制结构的扭转响应.     

层间隔震结构抗震性能分析与研究

本文采用有限元软件SAP2000建立六层层间隔震结构和抗震框架结构实体模型,采用时程分析方法对此模型进行了单向水平地震作用分析,对不同模型自振周期、加速度和层间位移等进行比较研究,结果表明层间隔震结构的减震效果是非常明显的。