大震下中间层隔震体系的随机动力可靠性分析

建立了中间层隔震结构的非线性动力分析模型.用刚度退化Bouc-Wen模型描述钢筋混凝土框架的滞变恢复力;用非退化Bouc-Wen模型描述隔震层的恢复力.采用虚拟激励法计算结构的非平稳随机地震响应,在Poisson交叉过程假设下,求得了结构体系基于位移首超破坏准则的动力可靠度,并以实际工程为背景,分析了隔震层参数对中间层隔震结构的体系可靠度的影响.结果表明:采用中间层隔震技术后,隔震层上部结构的地震力水平较原结构降低了一度,且下部结构的动力可靠度也较不隔震时有所提高,合理的隔震层刚度和适当的隔震层阻尼可以明显降低中间层隔震结构在大震下整体倒塌的概率.     

高层隔震结构等效模型研究

为研究高层隔震结构的动力性能,尝试用隔震层上部子结构前两阶频率和前两阶振型与悬臂等截面直杆剪切相似且考虑上部结构总质量不变的准则推导高层隔震结构3质点等效模型.所推导的上部子结构2质点模型和全结构3质点模型较好地考虑了高阶振型的影响,分别较好地等效了剪切型高层抗震结构和隔震结构,同时发现高层隔震结构的振型质量参与系数无...     

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。     

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.     

考虑反演及桩土相互作用的拟动力试验方法

考虑桩-土-结构相互作用,建立整个结构体系试验模型,在土槽试验室模拟框架结构在地震作用下的反应.在考虑桩-土相互作用的拟动力试验中,由于下部结构的不可控性和土体的不确定性,提出采用反演分析识别下部结构的动力反应,试验中通过传感器有效获取下部结构状态信息,利用这些测试信息作为反演分析的基础数据,确定桩-土工作状态,运用子结构的概念完成整个结构体系的拟动力试验.以某框架为例,采用考虑反演分析的试验方法、等效线性化方法以及刚性地基假设方法,探讨地震作用下结构反应的不同.试验及模拟分析表明,地震作用下,土体较早地进入了塑性阶段,结合反演分析的该试验方法能更好地模拟包括桩土在内的整个体系在地震下的反应.考虑反演分析试验方法的结构顶端位移最大,等效线性化方法次之,刚性地基假设最小;考虑反演分析试验方法的层间位移角和层间剪力最小,固定基础假设最大.     

层间隔震结构随机响应与动力可靠度研究

针对层间隔震结构体系,考虑结构阻尼矩阵的非比例特性,建立小震下非比例阻尼层间隔震结构动力分析模型,采用零均值的Clough-Penzien双过滤功率谱模型,运用虚拟激励法对层间隔震结构进行随机响应分析,得到了结构各层的层间位移响应峰值统计量,建立极限状态下的功能状态方程,利用当量正态化法,通过串联模式,研究层间隔震结构的动力可靠度.最后以一栋12层的框架剪力墙结构为算例,根据建立的方法比较层间隔震结构与非隔震结构的层间位移响应和总体体系失效概率,分析隔震层刚度、隔震层阻尼以及场地类别在小震作用下对层间隔震结构体系失效概率的影响.结果表明,层间隔震结构的整体失效概率比非隔震结构明显降低,且随着隔震层刚度的增大而上升,随着隔震层阻尼的增加而下降,结构场地土越坚硬,可靠性越高.     

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.     

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.     

高层隔震结构的非线性时程分析

采用有限元软件,对某高层隔震结构进行了动力弹塑性时程分析,上部结构采用弹塑性质点系模型,隔震层考虑每个橡胶支座的水平和竖向的非线性动力特性,计算出了隔震结构在不同设防烈度下的位移、加速度、层间剪力等地震反应,并总结出了一些有益的规律。     

土-结构动力相互作用对橡胶支座隔震结构的影响

采用子结构法,建立了频域内土-结构动力相互作用下的橡胶支座隔震结构的分析模型及相应的运动方程,通过数值仿真2个具有埋置刚性基础的剪切型基础隔震结构的地震反应,并选用多种地基土,较为系统地分析计算了不同地基土参数组合下结构的隔震效果和地震响应.结果表明,设置橡胶支座隔震层可以削弱土-结构动力相互作用对结构动力特性的影响,减小结构相对于场地运动的楼层位移和基底位移.同时,土-结构动力相互作用使橡胶支座隔震效果有所降低,且影响程度与上部结构刚度成正比,与地基土刚度成反比.     

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。     

大跨双层斜拉桥地震响应控制

以目前跨度最大的双层公路斜拉桥——闵浦大桥为例,基于Abaqus平台建立非线性动力分析模型,研究了非线性粘滞阻尼器、弹性/非弹性连接对该桥地震响应的减震控制效果.多组非线性时程分析研究表明:塔梁间的非线性粘滞阻尼器增大了下塔柱纵桥向弯矩和剪力,对上塔柱影响较小;阻尼指数一定的情况下,塔底纵桥向剪力和弯矩随阻尼系数的增加而增大.由于大跨斜拉桥的振动模态具有密集、低周期的特点,因而其地震响应受地震输入的影响较大;塔梁间增加弹性/非弹性连接会影响桥梁的纵漂振型,进而影响结构的地震响应,因此塔梁间增加弹性/非弹性连接的减震效果取决于输入地震特性以及塔梁间增加弹性/非弹性连接后的动力特性.文中提出采用非弹性连接参数的联合分布以分析其对地震响应的影响,非弹性的初始刚度和屈服位移联合作用对主梁地震响应的影响较为复杂,文中研究表明,其屈服位移对桥梁地震响应的影响较为明显.     

Seismic Response Analysis of Structure with Cooperation of Laminated Rubber Bearing and Wind-Resistant Support

The purpose is to study the seismic reduction effect of an isolated structure,with wind-resistant bearings（ WRBs） setting on its isolation layer to withstand great wind load,and the working mechanism of the WRB. In this paper,two isolation models with /without WRBs,taking an actual engineering as the background,are established in the finite element software ETABS. The one with WRBs has horizontal damping coefficient less than 0. 40 while the other between 0. 40 and 0. 53. WRBs are simulated by Plastic 1element and the collaborative work between them and isolation layer is described by a mechanical model. Time history analysis is conducted on the models to compare their responses under earthquake excitations. Results show that the one with WRBs,but less lead-rubber bearings（ LRBs）,has better damping effect than the other,although they both can meet wind requirements. It is also shown that under normal conditions and small earthquakes,WRBs function well and the isolation layer will not yield; under moderate earthquakes,WRBs will yield and be destroyed to stop functioning but without affecting the damping effect of the upper structure.Additionally, the total yield shear force provided by LRBs is proposed to be close to the standard value of wind load.     

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。     

预制再生混凝土框架模型模拟地震振动台试验

选用不同地震波,通过模拟地震振动台对首例1/4缩尺再生粗骨料取代率为100%的预制再生混凝土框架模型进行了3种地震波输入试验.通过白噪声扫描得到了该模型结构的自振频率、结构振型、阻尼比等动力特性,研究了加速度、楼层剪力、位移动力反应,记录了结构在试验中的开裂等现象.试验分析表明,随着地震动峰值强度的增加,模型呈现自振频率下降、阻尼比增大、加速度放大系数逐渐降低、楼层剪力逐渐增大的趋势;在弹塑性阶段后期,后浇节点刚度退化迅速,层间位移明显增大.采用层间位移作为评估标准,对预制再生混凝土框架的抗震能力进行了评价,表明预制再生混凝土框架抗震性能良好,但应采取必要措施加强梁柱节点的耗能能力.     

基于ETABS软件隔震结构地震响应分析计算

利用结构有限元分析软件ETABS建立了框架-剪力墙结构三维分析模型,在基础设置FPS摩擦摆隔震装置。计算结果表明,在结构基础设置FPS隔震装置以后,结构的楼层位移有所增大,但沿结构高度分布趋于均匀,层间位移与结构内力都明显减少。对于以弯曲变形为主的高层结构,底部层间位移降低较少而项部层间位移降低较多。结构顶部柱的剪力在中柱与边柱之间分配趋于均匀。剪力墙的剪力与弯矩分别减少了30％以上。     

核筒悬挂结构的动力特性及参数优化

基于欧拉伯努利梁理论和层剪切模型,应用拉格朗日方程推导了单段核筒悬挂减振控制结构的运动方程.在此基础上通过时程分析评价了结构的减振性能,应用复模态叠加法对结构的响应进行了频域分析,以主体核筒顶点位移和悬挂楼面层间位移响应为优化目标,对悬挂楼面的侧移刚度、阻尼器的刚度和阻尼系数进行优化.分析结果表明,存在最优的侧移刚度和阻尼器刚度使得核筒位移响应最小,存在较优的阻尼器阻尼系数可同时有效抑制核筒和悬挂楼面的响应,所以通过合理设置结构参数能够显著减小核筒悬挂减振结构的动力响应.     

多舱组合预制拼装预应力地下综合管廊地震响应分析研究

为了探究多舱组合预制拼装预应力地下综合管廊在地震作用下的响应和表现,对其进行了“土-结构”相互作用的有限元分析。分析以四舱综合管廊为例,采用有限元动力时程分析的方法,对不同拼装形式的装配式综合管廊进行了对比分析,同时也对有无预应力钢绞线的拼装结构的应力和变形进行了研究。有限元分析结果表明：无预应力钢绞线的拼装结构在地震作用下的加速度和位移响应均大于整体结构;增设预应力钢绞线的左右拼装结构可以消除左右两结构之间的相对位移,同时也可以减少上下拼装结构之间的相对位移,有效增加了结构的整体性。分析对预应力装配式综合管廊在地震下的结构安全提供了研究依据,对地下综合管廊的进一步的发展应用提供了参考。     

机敏约束层阻尼减振板耦合系统有限元模型

针对机敏约束层阻尼减振板结构,考虑到粘接层、压电层、阻尼层、基层结构的耦合运动及位移协调关系,结合压电学理论、有限元理论以及粘弹性材料阻尼性能的滞弹性位移场模型,建立了耦合系统的有限元动力模型,该模型可适用于含SCLD结构的任意复杂系统的振动建模研究。以局部覆盖SCLD结构的对边约束钢板为研究对象,进行了结构动力学参数理论计算、ANSYS模态分析与模态实验研究,结果表明：理论分析与实验结果及ANSYS分析能较好吻合,充分证明了建模方法的有效性。     

“顶吸基隔”结构非平稳随机地震反应分析新方法

为了有效抑制基础隔震结构的隔震层及主结构的过大位移,设计了"顶吸基隔"减震结构并提出了相应的非平稳随机反应分析新方法.通过在基础隔震结构的顶部布置调谐质量阻尼器来构建减震结构,分别采用Bouc-Wen模型及其刚度退化模型模拟隔震层及各楼层的滞回特性.通过在精细积分法中引入复化Cotes积分,并结合虚拟激励法,提出了求解减震结构非平稳随机反应的CCIM法.依据首次超越破坏准则,建立了以结构层间位移角为评价指标的动力可靠度极限状态方程.通过分别采用CCIM、蒙特卡罗法和时域显式蒙特卡罗法对减震结构进行随机反应分析,验证了CCIM具有高效率和高精度的特点.以一座30层钢框架结构为算例,分别计算了减震结构、基础隔震结构和未控制结构在8度和9度罕遇地震作用下的随机反应.结果表明:本文提出的"顶吸基隔"减震结构的整体可靠度比基础隔震结构和未隔震结构的都要高,该减震结构具有极大的工程推广价值.