近断层地震作用下基础隔震结构抗倾覆性能的分析

分析基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下的抗倾覆性能.首先建立隔震结构抗倾覆比的计算公式;然后选取近断层脉冲型地震动和远场非脉冲型地震动记录各5条,建立框架隔震结构分析模型,分析地震烈度及近断层地震动脉冲效应对基础隔震结构抗倾覆性能的影响.数值计算结果表明,地震动加速度峰值越大,基础隔震结构的抗倾覆性能越差,9度罕遇地震时的隔震结构抗倾覆比值较7度罕遇地震下减小40％以上;与远场非脉冲型地震相比,近断层脉冲型地震动对基础隔震结构抗倾覆性能的影响更为不利;近断层地区隔震结构设计时对抗倾覆性能应该采取更为严格的标准.     

隔震结构抗倾覆可靠度影响因素分析

隔震结构从某种意义上讲,是一种上部结构与基础“分离”的结构．在没有设计抗拉装置的情况下,其抗倾覆力矩全部由自重来承担,讨论其抗倾覆可靠度在某些情况下更有实际意义．文中首先确定隔震结构倾覆的极限状态方程,进而推导出倾覆可靠度公式．最后通过一个具体的例子,讨论隔震结构在没有抗拉装置的情况下,影响其倾覆可靠度的一些因素．     

基础隔震结构的抗倾覆性研究

为了了解砂与橡胶粒隔震垫层下隔震结构的抗倾覆特性,以砂与橡胶粒混合隔震垫层、纯砂隔震垫层、非隔震三种情况作为研究对象,建立4组高宽比为1.0,2.0,3.0,4.0的框架结构模型。通过抗倾覆性振动台试验,分析在不同垫层类型、垫层厚度、加速度峰值条件下的上部结构的抗倾覆性能。试验结果表明:结构的抗倾覆性能在砂与橡胶粒隔震垫层下要优于纯砂隔震垫层,非隔震情况下的抗倾覆性能最弱;当加速度峰值加大时,结构的抗倾覆性能随之降低。     

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.     

近场脉冲型地震动下层间隔震的非线性反应与隔震层限位分析

层间隔震的隔震层下部结构类似于抗震体系,其在近场脉冲型地震动下易产生弹塑性变形,且隔震层易发生过大变形,导致其上部结构倾覆失稳倒塌.提出以实际的近场非脉冲型地震为底波,叠加等效脉冲来模拟近场脉冲型地震动.研究在近场脉冲型地震动和常规地震动(远场或近场非脉冲地震动)作用下LRB层间隔震结构的动力反应特性与近场地震动特征参数(脉冲类型、脉冲参与系数、脉冲周期)对隔震结构非线性反应与隔震层最大变形的影响.提出在隔震层增设黏滞阻尼器,形成LRB与黏滞阻尼器相结合的层间混合隔震,对隔震层进行限位保护;并对黏滞阻尼器的参数优化规律进行了分析.结果表明:与常规地震动作用下相比,LRB层间隔震结构在近场脉冲型地震动下的非线性反应与隔震层最大变形均显著增加,近场地震的脉冲类型、脉冲参与系数、脉冲周期及PGV/PGA对LRB层间隔震结构的非线性响应有很大的影响,隔震层变形超越隔震支座容许变形;通过设置参数合适的黏滞阻尼器,层间混合隔震能有效降低非线性反应与隔震层变形,避免隔震支座破坏而导致上部结构倾覆失稳倒塌.     

关于基础隔震结构中隔震影响系数的研究

推导了隔震影响系数的表达式,同时对3个不同的算例进行计算分析,对竖向荷载作用下基础隔震 结构内力计算中的隔震影响系数表达式进行了验证．结果表明:对于对称结构和等跨结构形式,隔震影响 系数具有较好的适用性．该隔震影响系数与《建筑抗震设计规范》中的水平向减震系数结合起来,使水平地震 作用和竖向荷载作用下的隔震结构的设计思路得以统一,从而将隔震结构的设计转化为非隔震结构的设计．     

基础隔震结构动力可靠度分析及参数优化

假定地震为平稳过滤高斯白噪声过程,基于隔震支座的等效动刚度和等效黏滞阻尼比建立了基础隔震结构的动力方程.针对动力方程中非经典阻尼的情况,采用状态空间理论和复模态叠加法对振动方程进行了解耦,推导了基础隔震体系上部结构和隔震层在随机地震动激励下的方差反应解析式.采用变形准则分别定义了上部结构和隔震层的极限状态,根据首次超越机制,并基于串联可靠度模型建立了隔震结构在给定地震动下的条件动力可靠度计算方法.通过一个基础隔震框架计算实例,说明了该方法的运用.在此基础上,分析了隔震支座等效动刚度和等效黏滞阻尼比对隔震结构随机反应和可靠度的影响,并以失效概率为优化目标,对隔震参数进行优化.该方法可以从整体上对隔震结构可靠性进行评估,为基于可靠度的隔震参数优化提供基础.     

新型摇摆隔震装置振动台试验研究

为解决塔型结构在地震作用下产生的变形问题,提出了一种新型摇摆隔震系统,该系统由竖向弹性支座和限位球铰组成。限位球铰安装在隔震层中,使结构在地震作用下产生摇摆运动。为验证该摇摆隔震系统的性能,运用摇摆隔震悬臂梁分析模型,对一钢柱模型进行了振动台试验研究,探究装有摇摆隔震装置的塔形结构对比传统结构的隔震效果。试验结果表明,摇摆隔震结构在顶部位移小幅度放大的情况下,顶部加速度的隔震率达到33.5%,且结构底部的应变减少率高达85%。证明该摇摆隔震系统不仅能有效隔离水平地震力作用,还能够控制结构产生的倾覆弯矩,减小上部结构动力响应,同时大幅度减少结构底部的应变,从而保护结构本身和内部设施不被破坏,提高了结构的安全性。     

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.     

大高宽比隔震结构地震反应预测理论

针对大高宽比隔震结构体系,提出了两质点系剪切型简化计算模型、高宽比影响系数的概念和计算式．基于剪切型简化计算模型和高宽比影响系数,建立了大高宽比隔震结构最大加速度反应、隔震层位移反应、上部结构层间剪力等地震反应预测理论．对一栋高宽比为5.01的隔震结构进行了地震反应预测,结果表明本文提出的地震反应预测理论具有较高的计算精度．     

280m高郑东新区会展宾馆抗震性能分析研究

以280 m高郑州会展宾馆为例,分析了超限高层建筑的抗震性能.结果表明,布置结构体系和方案时需保证竖向刚度均匀、平面布置对称以及构件尺寸合适,结构的强度设计与延性构造措施可满足"三个水准、两个阶段"的抗震概念设计要求,在地震作用下,结构的周期、位移、扭转、地震剪力系数、倾覆弯矩等指标均满足规范规定的限值要求.研究结论为类似超限高层建筑结构的设计提供了参考依据.     

湍流和分子扩散对大气重力波翻转时间影响的模拟研究

重力波翻转意味着对流不稳定并伴随有非线性的波流相互作用,这是重力波改变背景大气结构的重要途径之一.利用自主建立的模拟重力波非线性传播过程的二维数值模式,研究了重力波的翻转时间(重力波发生对流不稳定时的持续时间)对湍流和分子扩散的依赖关系.模拟结果表明,翻转时间随着湍流扩散系数的增加而减小.通过与三维数值模式模拟的重力波翻转时间进行比较,适当调整湍流扩散系数,使得从二维模式得到的翻转时间与从三维模型得到的翻转时间具有可比性,从而得到湍流扩散系数的最优值.分子扩散从低热层开始,以指数形式增大,从而能够有效地耗散掉小尺度波动并使得重力波能够更快地恢复到稳定状态.     

基于修正证据理论的高耸结构翻模施工安全风险评估

高耸结构翻模施工安全风险评估是一项复杂的多属性决策工作,主要通过收集专家的定性描述来确定其指标权重做出风险评估。为了更好的把专家的定性描述转化为更为客观的定量化评估,本文提出了一种基于结构熵权法和修正证据理论的高耸结构翻模施工安全风险评估方案。该方案结合高耸结构翻模施工特点,以模板安设、钢筋安设、混凝土浇筑、模板提升、模板拆除等五个方面构建评价指标体系,采用结构熵权法确定各指标的权重,同时运用贝叶斯近似法修正的证据理论对指标体系进行多层递阶评价,得到了风险评价结果。实证分析表明,该评价方法能有效的反映出施工安全风险等级,对高耸结构翻模施工安全风险评价是可靠的,为类似工程的评价提供了新思路。     

大型变压器的汶川震害及其隔震技术研究

针对电力系统大型变压器,对汶川地震震害进行了调研,总结了大型变压器的震害特征.并根据震害特点,提出了对大型变压器隔震的策略,设计了适合于大型变压器隔震的水平刚度小、低面压和满足竖向稳定性的铅芯橡胶隔震支座,并应用于实际750 kV大型变压器的隔震.分析结果表明,采用隔震后,750kV变压器弱轴向最大倾覆力矩减小为非隔震结构的17%,弱轴向最大剪力减小为非隔震结构的23%,变压器本体的加速度减小为未隔震的29.5%,8度罕遇地震作用下,隔震层最大位移满足支座最大容许位移的要求.     

大震下高层型钢混凝土结构弹塑性分析

为研究钢-混凝土高层混合结构在大震下的抗震性能,对某实际型钢-混凝土高层建筑进行了动力弹塑性分析。运用三维有限元分析程序CANNY06,得出了结构在大震下的内力和变形规律,并与静力弹塑性分析结果进行对比。研究推覆分析是否适用于评价混合结构抗震性能。研究钢-混凝土组合楼盖在大震下的工作性。结果表明:静力推覆分析不一定能满足"大震不倒"的抗震设防要求;当结构高宽比大于3时,组合楼盖在弹塑性阶段仍可按刚性楼盖考虑;而且高宽比越大,简化带来的误差越小。     

大震下高层型钢混凝土结构弹塑性分析

为研究钢-混凝土高层混合结构在大震下的抗震性能,对某实际型钢-混凝土高层建筑进行了动力弹塑性分析。运用三维有限元分析程序CANNY06,得出了结构在大震下的内力和变形规律,并与静力弹塑性分析结果进行对比。研究推覆分析是否适用于评价混合结构的抗震性能。研究钢-混凝土组合楼盖在大震下的工作性。结果表明:静力推覆分析不一定能满足“大震不倒”的抗震设防要求;当结构高宽比大于3时,组合楼盖在弹塑性阶段仍可按刚性楼盖考虑,而且高宽比越大,简化带来的误差越小。     

流动水域浮体结构倾覆力矩影响因素分析

运用CFD数值仿真模拟方法,采用合适的网格尺度研究不同长高比、距底高度以及上下游水位差下的浮体结构在流动水域中所受到的倾覆力矩及其变化规律。结果表明:随着浮体结构距底高度的增大,其倾覆力矩总体上呈现先增大、后减小的趋势;随着长高比或上下游水位差的增大,浮体结构的倾覆力矩总体上呈现增大的趋势。     

巨型框架多功能减振结构体系的减振效果分析

介绍了巨型框架多功能减振结构体系的工作原理和优化分析方法．改变调谐比和阻尼比等关键参数，通过时域和频域分析，研究了巨型框架多功能减振结构体系在地震和风荷载作用下的减振效果．结果表明，与普通的巨型框架结构体系相比，巨型框架多功能减振结构体系在地震和风荷载作用下的反应显著降低，具有良好的减振效果．     

支柱支撑式锥底罐抗风及抗震稳定性分析

装满储料时锥底罐主要承受轴向荷载,但当内部没有装料、部分装料或者在施工过程中,风压等横向荷载的作用不能忽视。同时,当遭到地震作用时,锥底罐更容易发生失稳破坏,风压和地震导致的锥底罐破坏事故在实际工程中时有发生。为了研究支柱支撑式锥底罐的稳定性,采用理论分析与数值模拟相结合的方法对锥底罐的抗风稳定性、抗倾覆稳定性、失稳稳定性和抗震稳定性进行了细致分析。结果表明:1在风荷载作用下,锥底罐最大应力出现在支柱与补强板接触部位,发生失稳首先出现在上部罐壁靠近罐顶位置处;2地震载荷作用下高应力区主要出现在锥底板、支柱位置和罐顶位置。因此在锥底罐设计与维护过程中,要重点考虑这些部位的强度和稳定性。     

反复变动轴力作用下钢柱的数值分析模型

当承受水平地震荷载时，高层框架结构的低层柱子通常受到困倾覆力矩而引起的反复变动轴力．文中提出一弹塑性数值分析模型以考虑变动轴力对柱子抗育强度的影响，并提出单轴移动骨架式恢复为模式来表现钢柱的恢复力特性．通过荷载试验结果对这一数值分析模型进行了检验．