高举架立式圆筒型储液容器基础隔震数值分析

目的通过对高举架立式圆筒型储液容器基础隔震数值分析,探究高举架储罐基础隔震的可行性.方法依据ACI简化力学模型提出分散支承质量简化力学模型的方法,并通过在其底部植入隔震层,建立基础隔震简化力学模型并推导其运动控制方程,采用数值方法对比分析了不同条件下地震动响应.结果 ACI简化法与分散支承质量简化法计算结果相近,说明笔者提出的分散支承质量简化力学模型是可行的;基础隔震能有效控制高举架立式圆筒型储液容器地震动响应;隔震周期和隔震层阻尼比越大,基础隔震减震效率越高.结论建议基础隔震设计时需根据工程实际情况选择最佳隔震层参数.     

基于刚度比的基础隔震结构减震系数

水平向减震系数是隔震设计的重要指标. 将上部结构与隔震层刚度之比作为基本变量,通过双自由度等效模型对减震系数的影响因素进行了理论研究. 通过振型分析计算了上部结构的等效转换系数,推导了刚度比形式的内力和减震系数表达式,分析了减震系数的影响因素,计算了隔震结构满足减震系数要求所需的刚度比限值. 发现减震系数曲线存在不变量即基准曲线,提出基准点概念. 结果表明,刚度比和隔震层阻尼比是减震系数的决定因素,减震系数随刚度比或隔震层阻尼比增大而减小;当刚度比大于4.5或8时,减震系数分别低于0.5或0.4;与5个工程实例对比,减震系数表达式准确性较好. 成果整理成表格可供查阅.     

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.     

地震作用下集装箱结构力学性能分析

针对目前广泛应用的多层集装箱房屋,提出了一种基于箱体之间摩擦耗能的滑移隔震体系.首先,建立了结构滑移隔震模型,并利用结构随机振动理论分析推导了层层滑移隔震结构各层等效阻尼比与摩擦系数之间的关系;然后,利用Abaqus非线性有限元软件建立了六层集装箱模型,对隔震结构、采用规范阻尼比的非隔震结构和采用等效阻尼比的非隔震结构分别在强震作用下的动力反应进行了弹塑性时程研究,分析了结构顶点位移、结构层间位移角以及结构层间滑移量等相关指标。结果表明:滑移隔震体系能有效减小结构各层最大位移;隔震结构和采用等效阻尼比的非隔震结构的最大层间位移角远小于采用规范阻尼比的非隔震结构;地震波的频谱特性会明显影响层层滑移隔震结构的动力反应.     

首层柱顶隔震技术应用

首层柱顶隔震技术拓宽了隔震技术的应用范围;采用首层柱顶隔震技术不仅可以达到隔震减震的目的,还可以满足建筑功能和结构的要求.本文通过对隔震原理和首层柱顶隔震技术的优缺点进行分析;并结合工程实例,对隔震与非隔震两种计算模型时程分析结果进行比较,提出了一些具有实际意义的有关结论和建议.     

低位层间隔震技术在某框架结构的应用研究

对7度抗震设防的某七层框架结构,采用底层柱顶隔震技术进行设计与分析,包括减震方案和底层结构形式的确定,有限元分析和隔震设计,构造设计以及工程经济性.结果表明:在多遇地震作用下,上部结构水平向减震系数为0.34,底层层间剪力减震效果同样明显;在罕遇地震作用下,上部结构基本处于弹性,底层位移角为1/1 682,隔震层有足够的稳定性和安全性,表明隔震设计提高了结构安全性;设计的底层柱和拉梁截面尺寸较大,但不影响底层的使用功能;工程造价有小幅提高,但综合效益好.     

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.     

不同类型场地对隔震储罐地震响应的影响

利用精度高的四阶龙格一库塔法求解橡胶基底隔震储罐的动力方程,探讨了场地因素对隔震储罐减震性能的影响,特别是对基底剪力、晃动波高、隔震支座位移3个重要响应参数的影响。研究表明：低隔震频率时储罐在4种场地上都取得良好隔震效果,场地越硬,减震效果越好,但有效隔震频率范围不一定越广。储罐减震效果提高需要付出隔震支座位移增大的代价。不同类型场地上储罐隔震后晃动波高都出现增大现象,I类场地上波高变化剧烈但幅度很小,IV类场地上波高变化幅度最大。合理的支座阻尼比可以起到降低基底剪力、晃动波高和支座位移的作用。除了第Ⅱ类场地,2000m^3罐减震效率高于50000m^3罐。在设计储罐隔震系统时,建议根据罐体高径比综合考虑参数响应的影响,优化配置隔震频率和阻尼比等设计参数。     

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...     

高铁矮塔斜拉桥减隔震装置性能对比研究

目的研究不同减隔震装置如黏滞阻尼器、速度锁定器和双曲面球型减隔震支座的减震机理和减震效果,为高铁矮塔斜拉桥减隔震设计提供依据.方法以某高铁矮塔斜拉桥为背景,建立Midas有限元模型,分别采用不同连接单元模拟黏滞阻尼器、速度锁定器及双曲面球型减隔震支座,输入人造地震波,进行各装置的参数优化及减震效果对比.结果黏滞阻尼器减震率为27%～59%;双曲面球型减隔震支座减震率为34%～48%,但却使墩梁相对位移增加32%;速度锁定器减震率为12%～39%,但却使相邻塔墩内力增加18%～39%.结论双曲面球型减隔震支座减震率高但是增加了墩梁相对位移;速度锁定器减震率较弱,并且提高了结构刚度,增加了桥梁对地震的反应;黏滞阻尼器减震率高,副作用小,并且可以消耗地震能量,对内力和位移均有较好的减震效果,在实际应用中优先推荐使用.     

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。     

隔震体系基于双质点模型的参数分析比较

借助简化的竖向串联双自由度体系统一地描述了顶部隔震(TMD系统)、基础隔震、层间隔震三种减震控制方式力学特点,揭示了三者的减震机理.以上、下部分的质量比、频率比和阻尼比等参数,计算了复频响应函数模值的变化曲线,分析了这些动力学参数对隔震系统减震效果的影响.研究分析表明:根据质量比值不同可以区分三种隔震方式;顶部隔震结构频率比最佳为0.8～1.2,隔震系统的阻尼比越大减震效果越好;基础隔震结构的频率比最佳为1.2～2.0,隔震系统的最佳阻尼比为0.1～0.3;层间隔震质量比越大,隔震效果越好,最佳频率比为0.2～0.6.     

粘滞阻尼器组合基础隔震结构分析

介绍了基础隔震结构能量设计方法原理。运用有限元分析软件ANSYS建立了5层3跨框架结构模型,对比分析了基础固定结构、基础隔震结构和粘滞耗能组合隔震结构地震反应。结果表明,基础隔震结构的地震反应显著小于基础固定结构,隔震结构层间位移集中于隔震层。在隔震层加设粘滞阻尼装置后,上部结构减震效果与未加设阻尼器隔震结构相近,而隔震层位移显著减小。     

隔震结构支座布置的两阶段优化方法

针对隔震结构隔震支座布置最优问题,提出一种两阶段的隔震支座布置优化方法:先采用多种群遗传算法进行隔震层参数优化,再采用线性规划法完成隔震支座布置优化.整个过程需要优化算法和动力分析相结合,采用SAP2000 API函数库与MATLAB,实现隔震结构动力时程分析与优化程序的相互调用.用一个实际隔震工程分析表明:与原设计方案相比,采用本方法确定的隔震支座布置方案,水平向减震系数可减小约12%,各支座最大位移减小约21%,隔震层造价增加约14%,说明该方法优化结果可靠,可有效提高隔震工程的设计质量和设计效率.     

楼板隔震消能结构体系的参数优化

楼板隔震消能结构将部分楼板从主结构中分离出来,在楼板与梁之间设置高阻尼橡胶隔震支座,并在楼板与柱子之间的间隙设置消能阻尼器,从而形成一个大质量比的调谐质量阻尼器.文章对单层隔震楼板的参数优化问题进行了分析.结果表明:随着隔震楼板与主结构质量比的逐渐增大,隔震楼板与主结构最优频率比逐渐减小、最优阻尼比逐渐增大;主结构阻尼比越大,最优阻尼比越大、最优频率比越小.由于质量比较大,隔震楼板对减小主结构的响应非常有效.     

应县木塔隔震性能分析

应县木塔作为中国重要的历史文化瑰宝,一旦发生地震灾害,结构倒塌,将会给这一优秀传统文化的传承和发展造成重大损失。为了降低应县木塔的地震响应,采用基础隔震措施,基于ADINA有限元分析程序,对应县木塔的简化计算模型进行了基础隔震动响应分析。结果表明,基础隔震措施能够延长结构的自振周期,避开场地的卓越周期;隔震效应与场地和隔震层阻尼比有关,需要综合考虑选取最佳场地和隔震层阻尼比。     

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.     

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.     

上悬挂下隔震式结构减震效果分析

为研究上悬挂下隔震结构体系的减震效果,根据Lagrange方程建立上悬挂下隔震结构体系的运动方程,并应用Matlab语言编制求解程序,与只悬挂和只隔震结构体系的减震效果对比分析。计算结果表明:上悬挂下隔震结构体系减震效率进一步大幅提高,相对于只悬挂结构和只隔震结构,其层间位移、楼层位移、楼层速度和楼层加速度都有明显程度的减小,尤其是层间位移及楼层加速度的减小效果显著,达到了复合式的减震效果。而且其减震效率受系统参数的变化影响较小。     

橡胶垫基础隔震浮顶储罐的非线性地震响应研究

从浮顶参与地震响应的角度出发,采用Nagarajaiah模型模拟铅芯橡胶支座(LRB)的力-变形非线性行为,研究了铅芯橡胶支座隔震储罐的地震响应特征。分析了地震烈度、高径比以及场地条件对立式钢制浮顶储罐隔震与非隔震状态地震响应的影响。分析表明,不同工况下,隔震体系能够有效地降低储罐的倾覆力矩,减少基底剪力,满足结构控制。但对波高的控制效果并不明显。合理优化高径比,选择场地,可以得到理想的减震效果。