考虑土-结构作用的层间隔震结构三维地震响应

实际地震具有多维性,只考虑水平向往往不够真实全面,且在考虑土-结构相互作用(soil-structure interaction, SSI)中更为复杂,缺少相关的研究分析。建立层间隔震结构模型,利用点弹簧模拟土体参数实现SSI效应,进行三维地震动下动力弹塑性分析。研究三维地震激励下,考虑SSI前后的层间隔震结构的地震响应,通过改变土体性质,探讨了考虑SSI对结构的影响规律。针对三维地震动,设置了三维隔震支座,并与传统水平隔震支座结构进行了地震响应分析对比。结果表明：三维地震下,考虑SSI层间隔震结构地震响应增大,周期有所延长,层间位移角增大,结构损伤加重;采用三维隔震支座后,考虑SSI层间隔震结构的层间位移角和基底剪力均明显减小,结构的损伤程度减轻,三维隔震支座减震性能更优。     

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。     

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。     

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.     

2种隔震形式对高位转换结构抗震性能的影响

针对不同的隔震形式对高位转换体系抗震性能的影响,文章利用Ansys软件,建立高位转换结构的基础隔震与转换层隔震有限元分析模型,并对其进行弹塑性地震时程分析。研究发现,设置隔震支座后高位转换结构的层间剪力和层间位移角明显减小;当采用转换层隔震时,可能会加剧转换层位置传力途径的突变,对结构安全造成不利影响。     

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.     

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.     

远场类谐和地震动作用下高层建筑新型组合隔震的减震性能研究

远场类谐和地震动包含丰富的低频成份,且在长持时的振动阶段的后期产生多个循环的脉冲,其可能对传统高层隔震结构产生类共振作用,导致铅芯橡胶隔震支座发生超限变形,上部结构倾覆失稳.提出弹性滑板支座、复位装置(LRB)与黏滞阻尼器组合而成的新型组合隔震系统,利用弹性滑板支座承担大的竖向荷载、复位装置(LRB)因不承担竖向荷载而获得更大的变形能力且起隔震层自复位作用、黏滞阻尼器对隔震层的过大变形进行控制.探讨地震波中的长周期成份,尤其是类谐和成份对传统基础隔震结构与新型组合基础隔震结构层间位移角、楼层加速度、隔震层变形与结构塑性铰分布等地震响应的影响.结果表明:远场类谐和地震动罕遇地震下传统铅芯橡胶基础隔震结构的层间位移角与楼层加速度相比抗震结构明显放大,且远场类谐和地震动设防烈度下其隔震支座就已超限变形;新型组合基础隔震结构有效地控制地震动下上部结构地震响应放大效应与隔震支座的超限变形,减小了结构塑性损伤,保证了隔震体系的有效性.     

橡胶隔震支座建筑隔震层位移幅值分析

对橡胶隔震支座建筑采用多质点层间等效剪切模型,通过动力时程分析,研究了影响隔震层位移幅值变化的各种因素·结果表明,场地类别,地震烈度,隔震后结构基本周期,隔震层等效阻尼比是影响位移幅值的主要因素,隔震建筑在一类场地上位移幅值最小,通过调整隔震层的等效阻尼比可以有效控制位移幅值·建造在一,二和三类场地上的低层和多层规则型橡胶隔震支座建筑,通过对大量动力分析结果采用多元回归分析方法,得出罕遇地震作用下隔震层位移幅值简化计算公式,精度满足工程设计的要求·     

远场长周期地震动下基础隔震结构非线性减震分析与控制

为研究远场地震动中长周期成份、尤其类谐和成份对基础隔震结构非线性减震性能与损伤演化的影响,分别选取普通地震动与远场长周期地震动进行频谱特性对比.考虑隔震层上部结构梁柱的塑性性能,采用集中塑性铰模型,建立一幢钢筋混凝土基础隔震结构有限元模型,通过非线性分析探讨地震动中长周期成份,特别是类谐和成份对基础隔震结构减震性能的影响.提出在隔震层增设黏滞阻尼器,形成组合隔震方案,控制罕遇地震甚至中震作用下隔震层产生的超限水平位移.结果表明:对减震系数和层间位移而言,远场长周期地震动尤其是类谐和地震动作用下的隔震效果较差,类谐和地震动下层间位移出现放大效应且隔震层上部结构产生塑性损伤变形;远场长周期罕遇地震甚至中震下隔震层位移的增大尤其明显,严重超过隔震支座的允许变形限值.组合隔震能有效地控制远场长周期地震动,尤其类谐和地震动作用下隔震层的超限水平位移,减小隔震层上部结构非线性反应,防止隔震支座损伤破坏.     

框架结构隔震技术的应用及其经济性分析

文章以某栋框架结构为例,采用大型有限元分析软件SAP2000分别对其建立传统抗震结构、普通叠层橡胶支座隔震结构和铅芯橡胶支座隔震结构模型,通过在罕遇地震作用下对结构进行动力时程分析,得出3种结构的楼层加速度、楼层剪力和层间位移反应,并进行对比分析.结果表明,该框架结构在应用铅芯橡胶隔震支座时隔震设计效果明显,采用铅芯橡胶支座结构具有明显的社会效益和经济效益.     

高层隔震结构的非线性时程分析

采用有限元软件,对某高层隔震结构进行了动力弹塑性时程分析,上部结构采用弹塑性质点系模型,隔震层考虑每个橡胶支座的水平和竖向的非线性动力特性,计算出了隔震结构在不同设防烈度下的位移、加速度、层间剪力等地震反应,并总结出了一些有益的规律。     

磁流变智能基础隔震系统的试验研究

橡胶垫隔震结构在遭遇大的罕遇地震时，由于隔震层的位移过大，会引起隔震层的破坏．在加入常规被动阻尼器后，隔震层位移得到减小，但上部结构层间位移和加速度将要放大．这个过大的绝对加速度将使结构内部的物品遭到破坏．为此，采用磁流变（躲）阻尼器与普通橡胶隔震支座相结合，采用不同算法和控制策略对结构进行振动控制．振动台试验结果表明，该组合智能隔震系统相对一般被动隔震装置，能同时减IJ~l-部结构加速度和隔震层位移．     

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。     

高烈度区L型平面不规则多层框架结构隔震设计与研究

针对高烈度区L型平面不规则多层框架结构采用基础隔震技术进行了研究.采用ETABS软件对我国高烈度区L型平面不规则多层框架结构建立了精细化有限元模型,提出该结构基础隔震设计目标.对L型平面不规则多层框架结构进行了叠层橡胶支座的布置与选型.基于时程分析法,研究基础隔震效果.结果表明：L型平面不规则多层框架采用基础隔震技术能有效地降低上部结构的地震反应,大大提高结构的安全性;单向或者双向地震作用对该L型平面不规则多层框架隔震结构水平向减震系数的影响基本一致;双向地震作用与单向地震作用对比下,隔震层位移、叠层橡胶支座极大面压和极小面压均有所增加,但均满足规范要求.同时,为后续类似工程提供了依据和参考.     

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。     

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。     

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·     

高层隔震和非隔震结构振动台试验对比

通过高层隔震和非隔震结构的模型振动台对比试验,研究高层隔震结构的地震反应特性、隔震效果以及减震机制。结果表明:高层隔震结构的楼层加速度、层间位移反应比非隔震结构明显降低,隔震效果明显;在高宽比为4的情况下,试验隔震支座未进入受拉状态;高阶振型对非隔震结构的影响程度远大于隔震结构的情况,隔震降低了结构基本振型反应的同时有效抑制了高层结构高阶振型的反应,这成为长周期高层隔震结构仍然能够取得较好隔震效果的主要原因。     

橡胶隔震结构在各种地震作用下的隔震效果

根据拉格朗日方程推导了框架结构采用橡胶支座隔震的动力反应分析计算公式,根据龙格-库塔法利用MTALAB语言编制程序求解。结构设置橡胶隔震支座具有明显的隔震效果,能大幅减少结构地震动力反应的层间位移。隔震效果与等效刚度系数kr、等效阻尼系数cr 有关,二者合理组合可得到很好的隔震效果。当kr=95000 kN/m,cr=20000 kN/ms,隔震效果最佳。