核爆地震动作用下的支承式隔震基础设计

通过对核爆炸地震动作用下基础结构体系的动载反应的分析,设计了一种由叠层橡胶隔震器支承的隔震基础,对抵御核武器爆炸带来的破坏具有积极的意义。     

多维地震动作用下隔震桥梁结构的地震响应分析

分析了多维地震动作用下隔震桥梁结构的水平向和竖向振动反应.首先建立了隔震桥梁结构的非线性运动方程,根据非线性随机振动理论对运动方程进行了等效线性化处理,并采用实模态法获得了等效线性方程的解析解,提出了结构响应的计算公式.最后给出了多维地震动作用下隔震桥梁结构的地震响应分析算例,计算结果显示了分析方法的有效性.     

三维长周期地震动下层间隔震高层建筑结构地震响应分析

层间隔震体系是在基础隔震体系的基础上发展而来的一种新型隔震结构。层间隔震高层建筑结构自振周期较大,在长周期地震动下因容易发生共振而响应较大,三维地震会加剧结构的重力二阶效应。建立某框架-核心筒高层建筑结构模型,进行三维长周期地震动下的非线性时程分析。针对层间隔震结构隔震支座出现的拉应力超限问题,设置三维隔震支座,并与设置传统水平隔震支座的结构进行地震响应分析对比。结果表明：三维长周期地震动下的层间隔震高层建筑结构地震响应增大;在三维长周期地震动下,采用传统水平隔震支座容易出现拉应力超限问题;采用三维隔震支座后,结构的层间位移、基底剪力、楼层加速度均明显降低,结构的损伤程度减轻,三维支座滞回曲线饱满,耗能能力强。     

不同频域地震动下混合被动控制体系的减隔震效果

以高层框架结构为对象,提出一种结合分段隔震和相邻建筑物连接阻尼器耗能的新型混合被动控制体系,能有效应对宽频地面运动,具有较高的鲁棒性和冗余度.通过对同一高层建筑结构分别采用无隔震形式、分段隔震形式和混合被动控制形式进行数值模拟,考察短周期波、含滑冲效应脉冲波和长周期波作用下分段隔震体系和混合被动控制体系的减隔震效果.研究表明,短周期波作用下分段隔震体系控制效果较好,但在含滑冲效应脉冲波和长周期波作用下分段隔震效果不佳,基础隔震层和中间隔震层的位移较大,存在超出支座位移限值的可能,而采用混合被动控制体系能有效减小隔震层的位移,显著提高结构减隔震效果,且当中间隔震层设置在结构中部时混合被动控制体系的减隔震效果较好.     

地震动频谱特性对隔震结构非线性地震响应的影响

采用等效线性化方法建立隔震结构不同周期的单质点分析模型,用加速度反应谱平均周期(Tr)表征地震动频谱特性,对不同特性的隔震结构输入Tr在0.3～5.5 s的地震波,研究这些不同频谱特性地震波对不同周期以及不同屈重比隔震结构的影响。结果表明:当隔震周期大于4.0 s时,上部结构的加速度和隔震层位移随着Tr的增大而增大。当隔震周期小于4.0 s时,上部结构的加速度和隔震层位移随着Tr的增大先增大后减小。随着Tr的增大,上部结构加速度先随着屈重比的增大而增大,一定范围后,随着屈重比的增大而减小,隔震层的位移随着屈重比的增大而减小。地震动的频谱特性对隔震结构的减震效果影响很大,但隔震结构周期为4.0 s左右时可以取得最佳的减震效果。     

近断层脉冲型地震动对结构设计影响的相关问题研究进展

经过10余年的研究,各国学者已达成共识,一致认为近场地震动呈现了较以往地震动更复杂的特征,如脉冲效应、竖向效应等,是引起工程结构破坏的重要原因。综述了相关问题的研究成果,包括近场地震动区域的划分近场脉冲型地震动作为输入地震动的选择标准及近场脉冲型地震动对结构破坏作用,并对今后需要进一步研究的问题进行了展望。     

软弱夹层的地震动强度效应研究

地下隐伏的软弱夹层对工程场址地震动强度的影响是一个非常复杂的问题,这个问题的研究对高地震烈度区大型工程建设的可行性评价和抗震设计具有重要的现实意义.从概化的模型出发,对这一问题作了计算机模拟研究.所考虑的软弱层埋深在10～400 m之间,厚度在0～10 m之间.结果发现,隐伏软弱夹层就像地表低速层一样也会产生地震动的放大作用.隐伏的软弱夹层就像地表低速软弱层一样也会对特定频率的波产生放大作用.在总体揭示软弱夹层对地震动影响的基础上,重点探讨了这种放大作用的出现规律.     

近断层速度脉冲型地震动作用基础隔震建筑位移反应分析

以4层、9层和14层3个基础隔震结构为计算模型,选取了3条向前方向性效应速度脉冲及3条滑冲效应速度脉冲地震动记录,并以这些速度脉冲型地震动的弹性反应谱作为目标谱分别合成6条无速度脉冲的地震动时程样本,对比分析了在有、无速度脉冲的地震动激励下基础隔震结构的位移反应.探讨了地震动的速度脉冲对基础隔震结构位移反应的影响,并详细分析了两类不同产生机制的速度脉冲对基础隔震建筑结构地震位移反应的影响差异.研究结果表明,速度脉冲使基础隔震结构位移反应明显增大,对于中低层基础隔震建筑的位移反应滑冲效应速度脉冲的影响更大一些,而向前方向性速度脉冲对高层建筑位移反应影响更大,滑冲效应速度脉冲使得结构底部变形更大,导致结构可能发生底层倒塌破坏.     

地震动扭转分量对基础隔震结构响应的影响

讨论了获得扭转地震加速度的原理,并通过编制Matlab程序获得了LIMON COSTA RICA地震波的绕z轴扭转加速度分量。对一个12层基础隔震结构进行ANSYS软件时程分析,对结构模型输入LI-MON COSTA RICA地震波扭转加速度分量以及平动加速度分量,进行时程分析,研究结果表明:地震动绕z轴扭转分量对隔震支座的影响很小,以后还需针对不同的结构类型和地震动做更多的研究。     

地震动参数对高层混合结构破坏的影响

采用15条地震波对3个层高不同周期不同的钢框架-钢筋混凝土剪力墙混合结构进行动力时程分析,以了解地震波的峰值速度与峰值加速度的比值、峰值加速度、以及强震持时对结构破损程度的影响.结果表明:地震波的幅值相同时,结构的破坏程度与地震波峰值速度与峰值加速度的比值呈正比;地震波峰值加速度的增大使结构破坏程度不断提高,提高的速度先急后缓;地震波强震持时对结构破坏的影响随结构自振周期增大而增大.根据研究结果提出了结构破损计算公式,该公式综合反映了地震波幅值、频谱特性对不同周期结构破坏的影响,利用它能较为准确地判断地震波对结构的破坏能力.     

地震动作用下结构响应与地震动强度指标的回归分析

通过对地震动作用下五层框架的顶点位移和表征地震动强度的特性参数进行回归对比分析,验证特征峰值表征地震动非平稳特性的可行性。     

盆地型长周期地震动的判别准则

为了筛选出盆地内超高层结构抗震设计所需的盆地型长周期地震动(简称为长周期地震动)验算波,总结了长周期地震动的形成机理,分析了长周期地震动中面波的卓越性,提出了截取由面波主导的地震动尾波的方法,通过基于尾波特性的统计分析得到了长周期地震动的判别准则.结果表明:沉积盆地边界所激发的面波在盆地内传播、叠加以及依频率放大是长周期地震动的主要形成机理;长周期地震动中由面波主导的尾波段对长周期结构响应起控制作用;长周期地震动判别准则宜定为:速度反应谱卓越周期大于2s,且截取出的尾波与原始波在速度反应谱卓越周期处的谱幅值比大于85%.     

设置RFPS系统的隔震结构水平震动响应分析

阐述了RFPS隔震系统的滚动摩擦耗能原理,根据动能定理与多体动力学理论,导出了圆弧滑道摩擦隔震系统的强非线性多自由度运动方程,运用Newmark—β方法并采用MAT—LAB编程编制了求解软件。计算了六层框架结构在地震作用下的动力反应方程,分析了辊轴摩擦隔震系统的隔震性能,与未设置隔震支座的结构进行比较并评价其隔震效果。     

结构-地震动双随机的隔震结构倒塌鲁棒性分析

为分析基于结构及地震动双随机的隔震结构竖向连续倒塌鲁棒性,依据二次四阶矩可靠度理论提出随机鲁棒性指标,通过对比分析隔震结构考虑结构随机、地震动随机性以及同时考虑结构-地震动随机性的鲁棒性指标,揭示随机性对隔震结构竖向连续倒塌鲁棒性的影响,以及PGA对隔震结构抗竖向连续倒塌鲁棒性产生的作用.研究结果表明:基于可靠度的随机鲁棒性指标可定量评估隔震结构抗竖向连续倒塌能力;若仅考虑结构随机或地震动随机,均会高估结构抗竖向连续倒塌能力;此外,随PGA增大,结构抗竖向连续倒塌鲁棒性下降,强震作用下,隔震结构极可能发生竖向连续倒塌现象.     

地震动参数与结构破坏关系的研究

本文以地震动参数对钢筋混凝土结构破坏的影响程度为研究对象,通过相关系数的方法评估对结构破坏影响程度最大的地震动参数。首先用所选地震记录计算一些地震动参数,然后对框架结构进行非线性分析得到结构的整体破坏指数。通过引入Pearson相关秉数,找出合理的．可靠的估计结构破坏的参数。结果表明,谱速度强度、峰值速度和能量密度能够很好地体现地震动对这类结构的潜在破坏势,因此谱速度强度,峰值速度和能量密度可用来估计结构的破坏。     

脉冲型地震动模拟与隔震桥墩性能的能量分析

用改进的三角函数方法来模拟近断层地震地面激励,对非线性隔震桥梁单墩模型进行了地震响应和能量分析.通过对波形、脉冲周期和峰值速度等地震动参数的调整来表征不同的脉冲效应,在前向、前后向和多环3种不同的脉冲渡作用下,隔震桥墩反应规律类似,以第3种冲击形式结构的响应值最大、输入结构的地震动能量最多.脉冲周期是决定地震动破坏能力的重要参数,通过定义累积滞回耗能比和瞬时耗散能量比,表明隔震支座有效耗能能力在短周期脉冲作用下较小,在长周期部分趋于稳定,而在中短周期部分单纯依靠隔震支座耗能不足以有效降低地震危害.通过引入瞬时输入能量概念,表明瞬时地震输入能量和结构地震响应密切相关,用瞬时输入能量来表征地震动强度是合适的指标.     

智能隔震系统的冲击振动台试验

为了验证所设计的智能隔震底板系统的有效性,用弹簧和磁流变阻尼器组成隔震装置,用质量块来模拟隔震底板及其上面的荷载.选用不同的控制算法对此系统进行冲击振动台试验研究,以验证隔震系统的隔震效果.得到的结论:对于同一种半主动控制算法,3种不同的最优力计算方法对最终的控制效果影响不大,即COC、IOC、LQR可以任意选用,其中,IOC算法相对简单.从对绝对加速度控制效果来看,控制效果较好有LSL-IOC,Switch,Bangbang1,能较好地控制质量块的绝对加速度,使其隔震率达到91%以上,也验证了由弹簧和智能型阻尼组成的隔震系统是可行的.     

斜拉桥易损性分析的合理地震动强度指标评估

以迫龙沟特大跨斜拉作为工程背景,用OpenSEES开源程序建立考虑多重非线性效应的有限元模型,从太平洋地震工程研究中心(PEER)中选择80组地震波纵向和横向输入.通过高效性、实用性、熟练性、充分性以及灾害可计算性等5个指标,详细讨论并比较了峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)、和结构一阶周期、0.2s以及1.0s对应的加速度反应谱数值(Sa-T1、Sa-02、Sa-10)作为地震动强度指标的优缺点.结果表明,PGA具有最好的充分性和实用性,在高效性和熟练性上也表现得很好,因此是最为合理的斜拉桥地震动强度指标.     

地震动的3D瞬态特征与结构破坏的关系

从一个异于传统研究方法的角度出发，利用最近发展的地震动8D瞬态参数分析理论，有选择的研究了有关近场地震动记录的8D瞬态特征：通过对典型近场地震动作用下结构模型的算例分析，探讨了速度脉冲型地震动与结构延性需求之间的关系，指出结构破坏固然与地震动的反复作用有关，但对于大多数结构的关键破坏起控制作用的却可以归因于近场地震动的脉冲特性，这对认识结构破坏的根本原因具有重要意义。     

近断层地震动作用下长周期结构的地震动强度指标

选取国内外13次地震的26个近断层地震动记录,研究适用于长周期结构的地震动强度指标.采用时程分析法计算了自振周期3.0～8.0 s的单自由度结构的加速度、速度和位移响应,研究了峰值加速度、均方根加速度、峰值速度、均方根速度、峰值速度与峰值加速度比、峰值位移和均方根位移与这些响应最大值的相关性.在此基础上以宿迁某高层隔震建筑为对象,进一步考察实际长周期结构的最大地震响应与地震动强度指标的相关性.研究结果表明:不同地震动强度指标与长周期结构最大响应的相关性差别很大,加速度型地震动强度指标的相关性最差,速度型强度指标随着结构周期的增加其相关性愈差,位移型强度指标随着结构周期的增加其相关性愈好.相比峰值加速度和峰值速度强度指标,近断层地震动作用下长周期结构时程分析时,选择位移型地震动强度指标用于选择和调整地震动输入更为合理.