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.     

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.     

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。     

大底盘多塔楼结构基础隔震非线性时程分析

针对当前采用比较多的一种结构大底盘多塔楼结构进行分析并提出简化模型,利用有限元方法聚合出其特征矩阵,建立了基础隔震的时程分析计算分析模型,利用MATLAB语言编制了动力计算程序.选择了一幢4塔楼10层,底盘为框架,塔楼为砌体的工程作为数值算例,分别计算这种结构在地震作用下采用隔震和非隔震结构时各个塔楼和各层的位移、加速度、基底剪力等地震响应,将两种情况下的响应进行比较.结果表明该结构采用基础隔震可以显著地降低地震的破坏作用.     

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...     

新型多维隔减震装置在高烈度区工程中的应用

为提升建筑结构多方向的抗震能力,基于黏弹性材料的高耗能特性提出了一种由筒式阻尼器和隔震支座组成的新型多维隔减震装置,并应用于云南某小学的实际工程.首先通过试验得到筒式阻尼器的耗能特性,然后建立多维隔减震装置的力学模型和受控结构运动微分方程,通过对比计算研究装置的多方向隔减震效果.结果表明:装置中的筒式阻尼器具备较强的耗能能力,且其力学性能会随激励频率和幅值变化而变化;结构中加入新型装置后,水平和竖向的地震响应均得到有效控制;在EI Centro地震波作用下,与橡胶隔震结构相比,多维隔减震结构X方向和Y方向的最大隔震层位移分别降低39.5%和38.9%,X方向和Y方向结构最大层间位移分别降低39.4%和45.5%,Z方向最大位移和加速度响应分别降低12.2%和6.3%,说明新型多维隔减震装置可有效减轻结构多方向地震响应.     

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.     

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。     

大平台多塔楼结构的隔震减震控制

结合某实际工程,将隔震技术应用到大平台多塔楼结构中,形成大平台多塔楼新型隔震体系.为了进一步提高该新型隔震体系的抗震性能,在隔震层设置了液体粘滞阻尼器,探讨了这种大平台多塔楼结构隔震减震控制的效果.本文建立了大平台多塔楼新型隔震减震体系的运动方程,考虑了隔震支座的非线性,并基于广义Newm ark积分法编写了整个非线性隔震减震体系的仿真分析计算程序.仿真分析结果表明,这种新型隔震体系可以同时减小上部住宅结构与下部平台的地震反应,为提高大平台多塔楼结构的抗震安全性提供了一条崭新的途径.在隔震层附设粘滞阻尼器可进一步减小隔震结构下部平台的地震反应与隔震层的非线性反应,提高这种新型隔震体系的抗震安全性.两种粘滞阻尼器的对比还表明非线性粘滞阻尼器比线性粘滞阻尼器理论上更合理,且更为有效.     

大底盘层数变化对多裙房高层基础隔震结构的影响

随着隔震技术的日益成熟,基础隔震技术越来越多地应用到大底盘多裙房高层复杂建筑当中,但是在隔震设计过程中产生了许多新的技术问题,其中如何提高主塔与裙楼连接部位处减震效果的问题尤为突出.文章以某大底盘多裙房基础隔震建筑为例,通过改变裙楼与主塔连接的层数(即大底盘的层数)来对比研究结构的动力特性及地震反应特性.模态分析和时程分析结果表明:大底盘层数越多,结构主塔的减震效果越好,隔震层位移越大,上部主塔的层间位移、加速度等反应越小,出现拉应力的可能性也越小.因此,从隔震设计效果的角度,建议大底盘多裙房高层建筑采用基础隔震技术时,应当将裙房尽可能多的层数与主塔连接在一起,形成多层大底盘结构.     

基于新型摩擦滑移隔振装置的框架模型地震响应

基于二硫化钼这种摩擦滑移材料,设计并制作了1种新型摩擦滑移隔震支座,通过对该滑移支座进行相关的摩擦因数试验,获得了该装置摩擦因数计算公式。利用ABAQUS有限元分析软件,建立了应用该新型摩擦滑移隔振装置的5层试验框架及相应抗震结构的有限元分析模型,并探讨了该抗震与隔震结构模型在EL Centro波3种地震烈度水平单向输入下的位移和加速度响应的主要规律。研究结果表明:该新型摩擦滑移装置使得框架模型在隔震层以上仅发生刚体平动且层间位移较小的同时,各层加速度响应较之对应的抗震结构大幅降低,从而有效地改善了该类结构的抗震性能,保护了上部主体结构。     

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.     

极罕遇地震下大底板双塔楼PC隔震结构抗震性能分析

为研究极罕遇地震作用下大底板双塔楼PC隔震结构的抗震性能,采用ANSYS有限元软件对大底板双塔楼RC隔震结构和PC隔震结构进行了有限元模拟.对比分析了罕遇、极罕遇地震作用下两种结构的楼层位移响应、底板应力分布等动力响应和能量耗散情况.结果表明:相比RC结构,PC结构的自振周期和楼层位移响应增大,顶层加速度减小,上部结构塑性耗能增加,损伤严重;极罕遇地震作用下,两结构的隔震层变形显著增大,但耗能能力相对降低,上部结构耗能占比增大,建议在隔震设计时考虑使用较大直径隔震支座;极罕遇地震作用下,两结构塔楼连接位置处的大底板应力峰值均明显增大,故设计时应对塔楼连接位置采取相应的加强措施.     

层间隔震结构的动力时程分析

文章首先建立了层间隔震结构的结构动力模型,并分析了结构的自振特性得出自由振动时的运动方程,简要描述了隔震支座的力学性能和数值模型。该文对某12层的框架结构应用大型分析软件Ansys采用动力时程分析方法进行数值模拟,比较层间隔震结构和抗震结构的动力响应;结果表明,相对于多层抗震结构,同样高度的层间隔震结构方案有明显的减震效果。     

基础隔震结构弹塑性位移反应谱及其应用研究

为了得到实用化的基础隔震结构弹塑性位移谱并将其应用于基础隔震结构的抗震设计中,基于不同的场地类别和地震类型,本文选取了1 217条加速度峰值大于10gal的强震记录并将其分为9组,利用数值方法对基础隔震结构的弹塑性位移反应谱进行了求解.通过研究位移反应谱的影响因素,建立了模型化弹塑性位移反应谱,并给出了实用的计算公式及地震动位移峰值.对两个自振周期不同的基础隔震结构进行弹塑性时程分析,分析结果表明,利用该公式可以很好地预测基础隔震结构的隔震层位移.     

橡胶垫减震结构的动力反应

对多层框架橡胶垫减震结构在弹塑性范围内进行了地震反应的动力分析,详细介绍了进行动力分析的方法和结构的动力特性,计算了结构在地震波作用下各层的位移、加速度和剪力等地震反应·从与抗震结构动力反应比较可见,减震结构采用橡胶隔震垫后,改善了上部结构的动力特性,地震反应明显小于通常的抗震结构;此外,不同的场地对建筑物减震的效果有所不同,在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类场地下,减震结构同抗震结构相比有二度以上的减震效果;在弹塑性范围内对结构进行动力分析比只在弹性范围内分析,能够更准确地反映实际情况,从而提供较为准确的设计依据·     

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。     

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。     

柱端铰型受控摇摆式RC框架节点刚度取值研究

柱端铰型受控摇摆式钢筋混凝土框架(CR-RCFC)是一种新型可恢复功能结构.首先介绍CR-RCFC结构节点构造形式,以及常规框架结构、CR-RCFC结构的ABAQUS有限元模型,并对比振动台试验结果验证CR-RCFC有限元建模的合理性.利用基于站台和地震信息的地震动记录选取方法选取10条地震动曲线,输入到CR-RCFC有限元模型中,模拟不同节点刚度比下结构的自振频率和动力时程响应.最后定义层间位移放大系数α和基底减震系数β,并选取层间位移响应和基底剪力响应作为最优抗侧刚度的控制参数.对CRRCFC结构进行弹塑性时程分析,比较结构在不同地震动作用下的结构层间位移和基底剪力响应,分析节点刚度对层间位移放大系数α和基底减震系数β的影响,求得满足抗震设计要求的节点相对刚度比取值范围.