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.     

竖向振动对摆线滑道辊轴摩擦摆隔震性能影响

根据多体动力学理论相对动能定理推求了摆线滑道RFPS辊轴式摩擦摆隔震系统动力反应分析计算公式,并考虑了竖向弹性振动的影响.分析与计算结果表明:RFPS辊轴式摩擦摆具有隔震系统所必需特性;较长的自振周期使其具有必要的隔震能力;依靠重力可以使结构复位.依靠滑块与滑道接触面的滑动摩擦阻力可以消耗传入结构的能量.适当地选取摆线旋轮半径与滚动摩擦系数值,隔震效率可达90%左右.在通常实用的滚动摩擦系数范围内,当竖向层间刚度系数为水平层间刚度系数的10倍以上时,可以不考虑竖向振动对水平方向隔震效率的影响.     

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.     

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·     

采用摩擦摆隔震支座的某营房地震响应分析

采用摩擦摆隔震支座对某部队营房的六层钢筋混凝土框架结构进行基础隔震设计。通过理论推导得到摩擦摆支座的初始刚度和等效刚度,利用有限元软件ETABS对结构进行动力时程分析。分析结果表明:在设防地震作用下,结构的层间位移角、层间剪力响应比抗震结构减小十分明显;在罕遇地震作用下,支座水平位移未超出限值,表明摩擦摆支座隔震效果显著。     

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.     

考虑竖向地震作用的滑移摩擦隔震结构高宽比限值研究

对考虑竖向地震作用的滑移摩擦隔震结构的高宽比限值进行了研究。采用多自由度分析模型,建立了滑移隔震结构在水平与竖向地震作用耦联下的运动微分方程,给出了考虑竖向地震作用的滑移摩擦隔震结构的高宽比限值计算公式。以某六层采用摩擦滑移隔震的框架结构为例,考虑不同的场地条件,研究了竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值的影响。     

新型三维多功能隔振支座设计及其隔振分析

为了减小地铁运行引起的建筑振动、避免地震对结构的破坏作用,开发了一种新型三维多功能隔振支座(3D-MIB).首先,介绍了3D-MIB的结构构造与工作机理,提出其设计方法;其次,利用SAP2000软件建立了非隔振结构及设置有3D-MIB隔振结构的有限元模型;然后,对模型进行模态分析以及地铁和地震振动作用下的非线性动力时程分析,并采用加速度隔振率对3D-MIB的隔振效果进行评价.研究结果表明,3D-MIB延长了结构水平和竖直方向的自振周期,对结构的振型影响较大.与非隔振结构相比,3D-MIB降低了地铁振动下隔振结构各层的水平和竖向加速度峰值,水平和竖向加速度隔震率为50%~70%;3D-MIB降低了罕遇地震作用下隔振结构的水平地震作用,除第1层和第2层外,其他各层的水平加速度隔震率均超过30%;3D-MIB放大了罕遇地震作用下隔振结构各层的竖向加速度响应,结构各层竖向加速度峰值的放大系数为2~5.     

摩擦摆隔震剪力墙结构的地震响应研究

文章通过对摩擦摆基础结构进行弹塑性时程分析,研究基于摩擦摆隔震的剪力墙结构在地震过程中的地震响应,并与传统抗震结构进行了对比,包括周期、顶层加速度、楼层位移和剪力,为摩擦摆基础隔震结构在工程中的应用提供理论指导。     

基于响应面法的高铁隔震桥梁地震风险分析

考虑高铁桥梁结构自身和地震动的不确定性,采用SAP2000分别建立隔震与非隔震高铁桥梁模型,运用中心复合设计法建立试验样本,对桥梁结构模型进行非线性动力时程分析,分别建立以墩柱位移延性系数和支座剪切位移为输出的响应面函数。基于拉丁超立方抽样,获得隔震与非隔震桥梁构件的易损性曲线;基于结构易损性和地震所造成的损失分析,得出桥梁结构在其全寿命期内的总费用。研究结果表明：通过中心复合设计法得到响应面函数的方法,可以大幅提高高铁隔震桥梁易损性分析的计算效率;隔震墩柱发生各级破坏的超越概率均明显低于非隔震墩柱,说明摩擦摆隔震支座通过延长结构周期和摩擦耗能对高铁桥梁墩柱起到了很好的保护作用;隔震桥梁全寿命期内地震经济损失、检修费用及全寿命总费用等均低于非隔震结构,说明隔震桥梁在全寿命周期内的经济性好。     

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.     

双滑动面摩擦摆隔震支座的隔震效果

以 Lagrange 方程和龙格-库塔方法为基本方法,采用 MATLAB 编制求解程序,计算了在一个7层结构中设置双滑动面摩擦摆隔震系统的地震动力反应,并与未设置隔震系统的数值比较分析了双滑动面摩擦摆隔震系统的性能,分析与计算结果表明：结构基础设置双滑动面摩擦摆支座具有明显的隔震效果,当μ=0.01、r =3.5时隔震效果已达70%左右。     

基础隔震位移反应谱及其应用

我国现行建筑抗震设计规范中,通常采用加速度反应谱来计算建筑结构的水平地震作用,结构地震反应的大小主要通过与结构自振周期相关的地震影响系数体现,基础隔震结构不同于传统结构,结构自振周期长,隔震层变形大,阻尼大,在隔震结构抗震设计中,仅仅利用加速度反应谱进行抗震是不充分的,需要验算结构的最大位移反应,为此,研究了基础隔震结构位移反应谱及其计算公式。     

摩擦摆隔震结构响应的SIMULINK仿真模型

结合摩擦摆隔震剪切型结构的非线性振动微分方程和状态转换条件,基于Simulink基本模块库并利用s-函数建立了求解摩擦摆强非线性状态方程的滑动模块;搭建出摩擦摆隔震建筑结构地震响应的Simulink仿真模型,为系统分析其地震响应规律提供了一个高效实用的计算途径.     

某近断层高层建筑采用隔震技术的相关问题研究

以一紧邻断裂带高层建筑为例,进行高层建筑基础隔震技术运用相关问题,特别是竖向地震问题的分析研究.采用连接单元和缝单元并联模拟隔震支座,分析水平地震动作用下结构减震系数和隔震层位移;对比竖向地震动作用下规范规定计算方法、振型分解反应谱法和时程分析法计算所得结构内力.结果表明:结构水平向减震效果良好,隔震层位移控制和支座拉压承载力满足要求,反应谱法和时程分析法计算结果更为合理.     

考虑摆动的层间隔震结构自振特性及随机响应分析

采用铅芯叠层橡胶支座的层间隔震结构,由于结构自重和活载产生的竖向荷载较大,当叠层橡胶层的总厚度较大时,隔震支座在产生水平变形的同时,也会产生竖向压缩变形,导致上部子结构产生摆动效应,同时对下部子结构的响应也产生影响,进而影响层间隔震结构的隔震效果.根据层间隔震结构的自振特性将其简化为两质点模型和多质点模型,分析层间隔震结构考虑摆动效应时的固有自振特性,以及采用虚拟激励法,运用均匀调制非平稳随机响应分析方法,分析隔震层摆动对层间隔震结构的振动响应影响.结果表明,考虑层间隔震结构的摆动效应,将对各子结构的响应产生不同的影响;考虑摆动效应的不同质量比的层间隔震结构,自振特性变化规律存在一界限刚度比K;随着隔震层刚度比的增大,考虑摆动效应的层间隔震结构各子结构的响应逐渐趋近于未考虑摇摆特性结构的响应.     

采用摩擦摆支座的超大跨连续梁桥隔震效果

为了研究超大跨连续梁桥采用摩擦摆支座的隔震效果,以某主跨为240 m的七跨钢-混凝土连续梁桥为工程背景,建立桩土相互作用动力分析模型,采用非线性连接单元模拟盆式滑动支座及摩擦摆支座的非线性受力性能.非线性地震响应分析结果表明:采用传统抗震体系时,超大跨连续梁桥的固定墩及其桩基础的内力需求非常大;采用摩擦摆支座的隔震体系可以减少固定墩及其桩基础内力约40%,并显著改善其他桥墩的地震力分配.摩擦摆支座对超大跨连续梁桥的减震机理主要体现为:延长结构自振周期、减小固定墩有效振动质量、改变地震力传递途径、增强附属装置耗能,从而显著地改善了超大跨连续梁桥的地震响应.     

采用橡胶支座的超高层框架-核心筒结构抗震性能的研究

为研究采用橡胶支座对某超高层大厦抗震性能的影响,利用有限元软件Midas gen分别建立了3种不同方案有限元模型,对模型进行模态分析和动力时程分析计算,对比分析3种不同方案有限元模型的自振特性和水平地震作用下的位移及内力响应。分析结果表明,在底层和层间竖向构件底部加装橡胶隔震支座都具有较好的隔震效果,尤其是基础隔震体系能够较好地控制地震作用下的结构内力和增大结构的延性,从而达到隔震的效果。     

大跨隔震结构多维地震响应有限元模拟

为了探究大跨隔震结构多维地震作用下的水平隔震效果及竖向结构响应,选取54 m跨度的长方形周边支承网架为研究对象。利用有限元软件SAP2000对结构原型进行时程分析,通过对比数值计算结果与振动台试验结果全面评价结构抗震性能。结果表明:采用隔震技术后,水平地震反应远小于非隔震结构;三向地震作用时,隔震结构网架节点最大竖向加速度分布不同于非隔震结构。因此,隔震结构可通过降低水平地震引起的竖向振动,达到减小网架竖向地震响应效果。     

三维复合隔震墩试验研究

针对国内现有隔震装置在竖向隔震的空白,以基础隔震原理为依据,在钢筋沥青复合隔震层的基础上,提出并开发了一种新型三维隔震装置——三维复合隔震墩,在减轻水平地震的同时也能有效地进行竖向隔震,并介绍了其构成及工作原理.用刚体质量块作为上部结构,对三维复合隔震墩进行振动台模拟试验.结果表明,该三维复合隔震装置竖向及水平向隔震效果均显著,还具有造价低廉、构造简单等特点,十分适用于我国村镇地区.