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.     

近断层地震作用下基础隔震层弹簧软限位分析

基础隔震能有效减轻结构地震响应.但在近断层脉冲型地震作用下,隔震结构的隔震层会发生较大位移,导致隔震结构侧倾失稳.本文采用弹簧限位装置进行软碰撞限位,利用软件SAP2000计算近断层地震作用下限位隔震结构的动力响应,分析限位装置不同预留距离、不同限位刚度对隔震层最大位移和上部结构最大层间位移的影响.     

近断层激励下子结构组合隔震的巨-子结构试验

为解决受限于隔震支座的抗拉能力和结构高宽比限值、隔震技术很少应用在超高层建筑的问题,在新型巨-子结构体系的子结构底部设置由铅芯橡胶隔震支座和弹性滑移支座组成的组合隔震层,设计制作了一个有3个巨型结构层的巨-子结构模型,对其进行了近断层地震动及远场地震动作用下的振动台试验,研究了组合隔震层对主结构和子结构振动的减震效果和近场地震对其影响.研究结果表明,子结构底部设置组合隔震层,对主结构来说相当于调谐质量阻尼器,其对主结构的地震响应具有较好的调谐减震作用;对子结构来说相当于基底隔震,其对子结构的地震响应具有显著的隔震效果.由于脉冲效应,近断层地震动作用下主结构和子结构的地震响应都要大于相同场地的远场地震动.     

钢筋沥青隔震墩振动台试验及地震响应有限元分析

在足尺钢筋沥青隔震墩砌体房屋的正弦激励振动台试验的基础上,用有限元分析软件ANSYS建立适当的空间模型并对其进行数值模拟。将分析结果与足尺模型振动台试验结果进行比较,结果表明：有限元分析结果与试验结果基本一致,证明了本有限元在钢筋沥青隔震墩分析中的适用性。在此基础上,用本有限元程序分别对隔震和非隔震有限元模型进行地震响应分析,得出相关结论：相同地震波作用下隔震层的位移随输入幅值的增大而增大;隔震模型的顶部加速度幅值与第1层层间位移幅值小于非隔震模型,表明隔震层在地震波作用下隔震性能良好,大幅度降低了上部结构的底部剪力。     

有效地震动输入下基础隔震体系的响应分析

文章应用子结构法,利用锥体模型求得基础底部的阻抗函数,并结合对应的地震动有效输入,推导了在地震作用下基础顶部的实际阻抗函数和有效地震动输入,同时建立整个隔震体系方程,在考虑土-结构相互作用下,分析了不同性质地基土和不同基础埋深下的隔震体系.结果表明,在地基土剪切波速较小且埋深较大时,土-结构的相互作用对基础隔震体系的地震响应影响较大,在结构动力分析中应加以考虑.     

装配式基础隔震框架结构拆分方式研究

地震作用下隔震结构动力响应不同于抗震结构。为研究装配式隔震框架结构的拆分方式,文中针对非线性分析中混凝土损伤因子和装配式基础隔震框架结构进行数值模拟,将残余应变与塑性应变的关系引入考虑塑性应变的损伤因子计算公式中,得到改进的损伤因子计算公式,并对比分析了钢筋混凝土柱数值模拟结果与已有试验结果的骨架曲线特征值,验证改进的损伤因子计算公式的合理性;基于有限元软件ABAQUS对一榀基础隔震框架结构进行模拟,并将验证了的损伤因子输入到该模型中,研究其在地震作用下的损伤特征。结果表明：（1）钢筋混凝土柱屈服荷载、屈服位移、承载力最大值等骨架曲线特征值与试验结果的误差皆在10%以内,改进的损伤因子能够较好地模拟混凝土的非线性特征;（2）一榀基础隔震框架上部结构首层柱柱底1/3处的应力较首层柱其他位置小,其余层的应力较小位置基本位于柱中。本文针对一榀基础隔震框架结构的损伤特征并根据拆分原则提出的结构拆分方式,可为装配式隔震框架结构的拆分方式提供参考。     

甘肃河西某中学教学楼隔震设计

结合实际工程设计项目,分析甘肃省河西某中学教学楼的隔震设计,该项目采用基础隔震设计,分析隔震和非隔震2种结构模式下建筑结构动力特性差异。对结构隔震分析,采用房屋建筑结构分析与设计软件（ETABS,Extended 3D Analysis of Building Systems）建立弹性和弹塑性模型,分析有隔震层和无隔震层结构的水平地震响应,获得隔震设计减震系数,并使用盈建科软件（YJK,Ying Jian Ke Building Software）进行结构设计。结果表明,结构基础顶面设置橡胶隔震支座设计,延长结构自振周期,降低层间剪力和层间位移角;隔震模型主要通过隔震支座来耗散地震能量,使主体结构在小震状态下是完全弹性的,在中震状态下大部分构件是弹性的。只有顶部的个别梁柱节点在梁端有塑性铰,隔震结构具有良好的耗能效果,结构构件断面减小,大幅降低建造成本,获得良好社会效益。     

双重耗能智能框架摇摆墙结构地震响应对比分析

针对框架剪力墙结构在强震作用下存在连接处楼板或连梁破坏以及剪力墙底部出现塑性铰的问题,在课题组开发的智能框架剪力墙双重结构体系中,将剪力墙设置为底部连接金属阻尼器的摇摆剪力墙,形成一种新型双重耗能单元控制的智能框架摇摆墙结构体系.以6层混凝土框架剪力墙结构为原型,应用ABAQUS有限元分析软件,建立传统框架剪力墙结构、智能框架剪力墙双重结构、摇摆墙与框架间连接BRB结构和摇摆墙底部连接金属阻尼器的双重耗能智能框架摇摆墙4种结构对比模型,进行非线性动力时程分析,考察各结构的动力响应.结果表明:新型双重耗能单元控制的智能框架摇摆墙结构体系在BRB屈服强度为0.1f_y~1f_y区间时,结构地震响应均比传统结构有所减小,框架结构层间位移也得到有效控制,进一步说明在合理参数取值下双重耗能单元控制的结构地震动响应小于单一耗能单元结构.     

桥梁隔震装置布置方式研究

桥梁隔震装置是经济实用的抗震设备。本文分析了桥墩受地震作用破坏机理和桥梁隔震装置隔震原理。从桥墩破坏实际形式中,总结出顶底端受地震响应相对位移过大是桥墩受破坏的主要原因。将隔震装置布置在桥墩底部能有效减少传入桥墩的地震能量,减震效果优于将其布置在顶部。     

罕遇地震作用下基础隔震结构损伤的简化分析

以一榀具有集中塑性铰单元模型的基础隔震钢框架为模型,分别采用静力弹塑性分析方法（Push-over）和直接积分的动力弹塑性时程的方法,基于过程追踪,计算了隔震框架各损伤模式首次出现时的层间位移、隔震层位移及框架顶点位移,对比研究了基础隔震结构在地震作用下的损伤.结果表明：Push-over静力弹塑性分析方法可以作为基础隔震结构在地震作用下的结构损伤分析的简化方法;对应于性能点位移的结构动力弹塑性所分析的层间位移等均值结果与静力弹塑性分析结果具有一定的符合程度.     

限位装置对桩基础高墩摇摆反应的影响

基础摇摆隔震会显著增大高墩顶的位移,摇摆隔震装置中设抗拉钢筋或钢铰线可以减少墩顶位移。提出了限位装置的模拟方法,完善了桩基础高墩摇摆隔震的分析模型。基于某铁路高墩桥梁,输入3条强震记录,采用非线性时程分析方法进行了限位装置的影响分析。讨论了限位装置初始间隙及屈服力的变化对墩顶位移与墩底弯矩的影响规律。结果表明,限位装置减小墩顶位移的同时会增大墩底弯矩,墩顶位移受限位装置初始间隙的影响较大,墩底弯矩受限位装置初始间隙的影响较小,桩基础高墩的摇摆反应受限位装置屈服力的影响较大。     

超高层建筑施工塔吊的动力特性和地震响应规律研究

由于施工塔吊的广泛性和周转使用期限为20年甚至更长,致险地震发生概率也会相应增加。为了研究超高层建筑施工塔吊抗震性能,通过对某实际工程中的动臂式塔吊进行了现场监测并获取其实测自振频率,同时以此为依据对塔吊有限元模型进行有效修正。在此基础上,为了探究超高层建筑在施工过程中塔吊的地震响应规律,分析地震作用下超高层建筑与塔吊的耦合效应,结果表明,超高层建筑—塔吊模型存在多个共振区域,滤波后的时程分析进一步验证该结论。在超高层建筑施工过程中,塔吊爬升过程中有两次地震响应放大现象,需要重视其抗震性能的动态变化。探讨塔吊的动力特性随施工过程的动态发展规律和破坏效应,发现塔吊的应力热区集中在塔身的顶部和起重臂根部,在大震下易出现相应位置的弯折破坏。     

铅芯橡胶基础隔震结构在多向地震作用下的分析与研究

本文分别建立了传统结构与隔震结构的三维有限元模型,通过对这两种结构进行动力特性分析和考虑单向、双向、三向地震作用下的动力时程分析,研究多向地震作用对框架结构的影响。研究分析表明：对于水平隔震,在三向坚硬场地波的作用下,结构的反应增大;对于竖向隔震,隔震结构比传统结构的地震响应都要大,且在双向与三向地震动时,结构的层间剪力和底层柱轴力有较大的影响。因此,在进行铅芯橡胶基础隔震设计时,要考虑结构多向地震作用,尤其是竖向地震作用对结构的影响。     

刚性基础上摇晃桥柱系统地震反应研究

运用刚体摇晃减震概念建立摇晃桥柱系统(Rocking Pier System,RPS)的动力分析模式,并采用El Centro地震波作为输入,对RPS有无配置预应力钢筋、预应力钢筋有无施加预应力、预应力钢筋面积多少、不同桥柱振动周期及不同地震强度等进行时程分析.研究结果显示,桥柱摇晃碰撞基础瞬间,柱底虽会产生剪力峰值,但相较于传统桥柱系统(Conventional Pier System,CPS)的最大柱底剪力而言,该剪力峰值相对较小,此现象有助于避免地震时桥柱受损.且借助调整预应力钢筋面积及初始预应力可设定启动RPS晃动的地震强度,这样可避免小地震下桥柱晃动影响桥梁运输功能,并且在大震摇晃下桥梁保持弹性全无损伤.     

辅助墩对大跨斜拉桥在地震作用下的影响——以禹门口黄河公路大跨斜拉桥为例

斜拉桥属于高次超静定柔性结构,辅助墩的设置会改变其结构的受力和变形,对塔顶位移、塔根弯矩、主梁挠度和弯矩等均有一定的影响.为了研究辅助墩的设置数量对大跨度斜拉桥地震响应的具体影响规律,依托陕西禹门口黄河公路大桥工程,采用数值分析的方法,用有限元分析软件CSiBridge对该斜拉桥建立3种方案的有限元模型,即无辅助墩方案、一个辅助墩方案、两个辅助墩方案.在3种方案下利用动力反应谱分析法和时程分析法进行地震作用下的主塔及主梁关键截面内力及线形分析,得到在不同方案下的变化特点.综合两种方法分析结果,辅助墩的设置会增加该类桥型的塔底和主梁弯矩,但对主梁位移有所改善,可见辅助墩的设置对该类型桥梁地震响应的影响有利有弊.     

高耸钢筋砼筒体-钢框架塔台结构的地震响应

以首都机场新塔台结构缩尺模拟地震振动台试验模型为研究对象，采用时程分析法分析高耸塔台结构各振型的地震响应，并对这种上下部由不同材料组成的复合结构(下部为钢筋砼筒体。上部为钢框架结构)的非经典振型阻尼比进行了探讨．研究结果表明，该结构地震位移响应可以不考虑高振型的影响，但应考虑高振型对地震响应内力的影响、该结构在地震作用下的运动方程可近似采用实模态强振解耦法．用现行规范方法求解地震响应时应对规范的地震影响系数进行修正，以消除计算误差．研究结果为提出这类复合结构体系抗震计算模型和设计理论提供了依据．     

空间钢网格盒式筒中筒结构地震弹塑性响应分析

为研究空间钢网格盒式筒中筒结构在地震作用下的弹塑性性能,利用有限元软件MIDAS建立结构数值模型,对其进行罕遇地震作用下弹性时程分析和弹塑性时程分析,并对结构顶点位移时程曲线、基底剪力时程曲线、楼层位移角等进行比较分析.通过结构弹塑性反应分析得到结构塑性铰损伤过程,得出该结构塑性铰发展及构件屈服顺序.结果表明:盒式筒中筒结构抗震防线明确,能够很好地实现基于性能的结构设计.     

大跨度斜拉桥地震易损性分析

摒弃传统易损性分析假定，采用增量动力分析方法，提出改进损伤指标参数，对脉冲地震波和非脉冲地震波进行对比，定量分析桥梁结构损伤程度.首先，建立大跨度斜拉桥精细化有限元模型，使用增量动力分析方法，进行大跨度桥梁2 100次非线性时程分析；然后，以斜拉桥桥墩墩底、主塔塔底和支座系统为研究对象，选取合适的损伤指标建立各构件在不同损伤状态下的限值；最后，根据桥梁构件在各级地震作用下的损伤概率，为桥梁抗震提供参考意见.     

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。     

考虑不均匀沉降的大跨网架结构地震反应分析

针对不均匀沉降对大跨网架结构地震反应的不利影响,提出在柱顶设置不同隔震支座以减小不均匀沉降下结构的地震反应.建立大跨网架结构数值模型,进行模态分析,对比其动力特性.耦合不均匀沉降与地震作用,数值分析得到未发生不均匀沉降和发生不均匀沉降的三种结构在水平地震和竖向地震作用下的动力反应.结果表明,不均匀沉降导致结构发生内力重分布,使不同类型的杆件有大小不同的附加应力;不均匀沉降增大了网架结构的地震反应,也降低了隔震效果;三维隔震支座的竖向刚度较小,能够适应不均匀沉降带来的竖向变形,且对竖向地震作用的隔震效果显著,在发生不均匀沉降时仍具有一定隔震效果,而水平隔震支座则没有.