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.     

考虑塔楼偏心的大底盘层间隔震结构地震响应试验

为研究偏心大底盘层间隔震结构的地震响应,以指导这类竖向不规则结构的抗震设计.建立一个典型的偏心大底盘层隔模型结构,大底盘2层、塔楼6层,隔震层设置于塔楼底部.进行了层隔模型和对比抗震模型的数值分析和振动台试验,试验共16个工况.试验结果表明:塔楼各层加速度和层间位移减震效果显著;底盘加速度响应没有降低,层间位移减震效果不明显;在加速度0.4g和0.6g作用下底盘分别进入了弹塑性状态和达到中等破坏程度.建议工程应用中底盘受力构件应采取加强措施,提高底盘的弹塑性位移角限值.     

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。     

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.     

局部隔震对结构鞭梢效应的控制作用

提出了一种局部隔震结构模型,建立了其振动方程,通过时程分析研究了鞭梢效应对主体结构和塔楼的影响,并利用局部隔震措施来控制鞭梢效应.研究表明,用增加塔楼刚度的方法来抑制鞭梢效应会使主体结构的地震响应增加,而通过在主体结构和塔楼之间设置隔震装置进行局部隔震,不仅能有效地抑制鞭梢效应,还能够大幅度降低主体结构的地震响应,且主体结构的地震响应减小约40%.     

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.     

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.     

大底盘双塔楼结构塔间距对其隔震效果的影响分析

由于底部可利用的大空间及隔震层设置的便利性,大底盘隔震的塔楼结构的应用范围越来越广,相关的研究也越来越多.但塔间距变化对该类结构隔震设计影响的研究还较少,本文以某大底盘隔震的双塔楼结构为例,详细深入研究了这个问题,对不同塔间距的双塔楼的隔震效果进行综合的对比分析,为该类双塔楼的设计提出可供参考的依据.     

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.     

大底盘非对称双塔楼高层建筑动力响应分析

运用ETABS对左右塔楼均为29层的圣淘沙大厦进行了地震作用下三维动力响应分析,得到了各阶振型的参与系数和改变振型选取数时结构内力的变化情况,讨论了大底盘双塔楼高层建筑在运用振型分解法计算地震作用时振型数的一般选取原则,然F改变左塔楼楼层数而固定右塔楼为15层,通过选取不同的振型数进行动力响应计算,分析了非对称双塔楼内力随选取的振型数的增加而变化的规律,并与原始结构的计算结果进行了比较,说明了地震作用下非对称双塔楼底部剪力比对称结构大．最后,讨论了左右塔楼内力随左塔楼的层数改变的变化情况,并比较了左右塔楼的内力与相应的单体结构的内力。     

框架-核心筒结构基础隔震性能分析与研究

实际震害表明,建筑物主要受水平地震作用影响,本文采用大型有限元软件ANSYS建立十层基础隔震框架核心筒结构和非隔震结构实体模型,并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。结果表明,框筒结构采用基础隔震技术之后,水平地震反应明显降低。     

“顶吸基隔”结构非平稳随机地震反应分析新方法

为了有效抑制基础隔震结构的隔震层及主结构的过大位移,设计了"顶吸基隔"减震结构并提出了相应的非平稳随机反应分析新方法.通过在基础隔震结构的顶部布置调谐质量阻尼器来构建减震结构,分别采用Bouc-Wen模型及其刚度退化模型模拟隔震层及各楼层的滞回特性.通过在精细积分法中引入复化Cotes积分,并结合虚拟激励法,提出了求解减震结构非平稳随机反应的CCIM法.依据首次超越破坏准则,建立了以结构层间位移角为评价指标的动力可靠度极限状态方程.通过分别采用CCIM、蒙特卡罗法和时域显式蒙特卡罗法对减震结构进行随机反应分析,验证了CCIM具有高效率和高精度的特点.以一座30层钢框架结构为算例,分别计算了减震结构、基础隔震结构和未控制结构在8度和9度罕遇地震作用下的随机反应.结果表明:本文提出的"顶吸基隔"减震结构的整体可靠度比基础隔震结构和未隔震结构的都要高,该减震结构具有极大的工程推广价值.     

偏心隔震结构随机响应分析

利用过滤白噪声地震动模型,应用虚拟激励法对单向偏心隔震结构进行了随机响应分析.通过等效线性化的方法,对基础隔震支座的非线性模型进行了等效线性化.计算了结构响应的自功率谱密度和方差,对隔震系统和非隔震系统的随机响应进行了比较,讨论了偏心结构的平-扭耦联影响.结论认为扭转耦联效应不可忽视,通过设置隔震层可以消减上部结构的响应.     

随机地震激励下基础隔震结构的复模态解析法

运用复模态方法,系统研究了基础隔震结构在随机地震激励下的响应.由于基础隔震结构运动方程为非经典阻尼和非对称质量、刚度情况,故采用复模态解耦振动方程,得到基础隔震结构的响应解析解.     

基于ETABS结构分析软件的框架结构基础隔震分析

基于ETABS有限元分析程序,对某一框架结构进行了非隔震结构与基础隔震动响应分析研究。通过对框架结构固有特性进行分析比较,得出隔震结构能大大延长建筑结构的固有周期,降低固有频率,从而避开场地的特征周期和特征频率;分别采用反应谱分析、时程分析和能量分析三种方法对框架结构的动力特性进行分析比较,得出隔震结构的地震动响应与传统抗震结构相比有所降低,表明隔震结构起到了隔离地震的作用。     

MR阻尼器智能基础隔震系统数值模拟研究(Ⅱ)

针对铅芯橡胶垫作为一种被动控制装置,存在最优控制范围窄的局限性,将磁流变阻尼器与橡胶隔震垫相结合,组成智能基础隔震系统应用于结构振动控制中,数值模拟分析了结构在不同地震波、不同地震力作用下铅芯橡胶隔震垫隔震和MR智能隔震下的反应.计算结果表明:MR智能基础隔震可以对宽频域不同大小的地震激励提供最优控制.     

基于SIMULINK仿真的多层房屋基础隔震体系方案优选

基础隔震体系分为橡胶基础隔震、滑移基础隔震和并联基础隔震体系.首先,建立该基础隔震体系结构的数学模型,隔震层采用双线性滞回模型.研究在不同隔震层屈服剪力和隔震周期时,不同隔震系统对地震反应的影响.在SIMULINK环境下对隔震结构体系进行仿真动力分析.经仿真分析表明,对于多层规则型房屋结构,经合理设计的并联基础隔震体系兼有橡胶垫和滑移基础隔震体系的优点,为最佳方案选择.     

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．     

倾斜入射地震下结构-地基的透射边界

为正确反映结构-地基动力相互作用,消除传统固定边界模型将地震能量全部陷入计算模型的不合理现象,该文提出倾斜入射地震下结构-地基动力反应分析的有限元模型及其透射边界.有限元模型由主网格、自由场网格和侧边透射层网格组成,地震以入射平面波形式输入,以入射波运动作为非惯性参考坐标系建立相对运动的动力方程.结构-地基实际反应为相对运动与入射波动之和,算例表明透射边界模型能有效地透射倾斜入射地震下结构-地基动力反应的辐射分量.     

橡胶垫隔震支座的一种弹塑性计算模型

为有效地防止地震作用对建筑结构和部件引起的破坏运动,文章采用Ansys8.1程序中已有的单元,建立了橡胶隔震支座的弹塑性计算模型。通过典型结构实例分析,初步证明了文章建议的方法简便有效,较合理地模拟了模型,能够满足工程验算要求,为隔震结构工程计算提供了合理方法和理论根据。