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%.     

竖向刚度突变结构层间隔震地震响应分析

为了降低竖向刚度突变结构的地震响应,选取某一竖向刚度突变的框架结构,基于ETABS建筑结构分析程序,引入层间隔震技术,建立了有限元模型。应用结构动力学数值分析法,对竖向刚度突变结构进行固有特性和地震响应分析。结果表明：层间隔震能延长竖向刚度突变结构的固有周期;竖向刚度突变结构层间隔震具有降低加速度和层间位移角地震动响应的效果。     

竖向刚度突变结构采取顶层隔震方案的减震分析

为了研究隔震装置在竖向刚度突变结构的减震效应,该文以一个底部为4层框架,上部为18层剪力墙的结构为抗震结构,在该抗震结构的第21层楼板下面加设隔震支座,并对隔震支座按照TMD系统的设计方法确定其性能参数,作为顶层隔震结构;利用有限元软件Ansys对上述抗震结构和隔震结构进行动力时程反应分析。结果表明,顶层隔震结构可以有效地减小结构的地震反应,提高结构的抗震安全性,取得较好的经济和社会效益。     

地震作用下高层框架-剪力墙隔震结构动力响应参数分析

针对一个10层框架-剪力墙基础隔震结构体系,考虑框架与剪力墙之间的相互作用,通过改变隔震层刚度及框架与剪力墙的刚度比,分析隔震层对地震波的滤波作用,以及考虑上部结构累积变形与隔震层大位移P-Δ效应,对高层框架-剪力墙结构的整体力学响应进行研究.结果表明:随着隔震层刚度的增加,传递到上部结构底部的加速度频谱幅值逐渐增大.随着框架与剪力墙刚度比增大,层间剪力的分布趋于均匀.上部结构累计变形产生的附加弯矩略大于隔震层本身P-Δ效应产生的附加弯矩.     

考虑摆动的层间隔震结构自振特性及随机响应分析

采用铅芯叠层橡胶支座的层间隔震结构,由于结构自重和活载产生的竖向荷载较大,当叠层橡胶层的总厚度较大时,隔震支座在产生水平变形的同时,也会产生竖向压缩变形,导致上部子结构产生摆动效应,同时对下部子结构的响应也产生影响,进而影响层间隔震结构的隔震效果.根据层间隔震结构的自振特性将其简化为两质点模型和多质点模型,分析层间隔震结构考虑摆动效应时的固有自振特性,以及采用虚拟激励法,运用均匀调制非平稳随机响应分析方法,分析隔震层摆动对层间隔震结构的振动响应影响.结果表明,考虑层间隔震结构的摆动效应,将对各子结构的响应产生不同的影响;考虑摆动效应的不同质量比的层间隔震结构,自振特性变化规律存在一界限刚度比K;随着隔震层刚度比的增大,考虑摆动效应的层间隔震结构各子结构的响应逐渐趋近于未考虑摇摆特性结构的响应.     

基础隔震对结构鞭梢效应的控制作用分析

介绍基础隔震减小建筑结构鞭梢效应的原理，阐明产生鞭梢效应的条件及基础隔震对结构地震反应和鞭梢效应的控制作用分析。本文对一容易产生鞭梢效应的多自由度结构系统进行了动力对比分析。     

地面简谐运动作用下双自由度体系鞭梢效应的影响因素研究

为了更加全面准确地了解双自由度体系鞭梢效应发生的机理及影响因素,针对无阻尼和有阻尼两种情况,以上部结构与下部结构绝对位移的振幅比作为鞭梢效应的表征量,系统研究了外激励频率与上部结构自振频率之比、上部结构与下部结构的质量比和刚度比、结构阻尼比四种参数的影响。结果表明:对于无阻尼体系,鞭梢效应仅与频率比有关,当频率比为1时,振幅比为无穷大;对于有阻尼体系,若结构两阶振型阻尼比相等,随着阻尼比的增大,鞭梢效应减弱,质量比和刚度比不明显影响结构的鞭梢效应;若结构两阶振型阻尼比不相等,当刚度比远大于质量比时,二阶振型阻尼比对鞭梢效应影响更明显;当刚度比小于或等于质量比时,一阶振型阻尼比对鞭梢效应影响更明显。     

框架结构鞭梢效应的分析与讨论

以多层框架结构为研究对象，详细分析了框架结构产生鞭梢效应的原因。当建筑物顶端附属结构的基本频率与结构的前某阶固有频率相同且与激振力频率相等时容易发生鞭梢效应。为避免“鞭梢效应”现象，运用矩阵位移法对结构的振动进行研究，可通过适当调整结构的刚度或质量分布。增大突出物的基本频率与整体结构前某阶频率的差值，从而减弱鞭梢效应，而不能单纯的增强顶端突出物刚度或质量。     

建筑结构抗震分析

将结构物简化为多质点体系,考虑隔震支座的水平刚度、垂直刚度和转动刚度,按反应谱方法进行了高层剪力墙结构和砖结构抗震计算,结果表明,隔震结构可以大幅度地降低地震作用。另外,利用结构自身的顶部作为TMD质量块,并用叠层橡胶支座和摩擦阻尼器设置在建筑物中上部的楼层之间,利用隔震层上部的质量和隔震层部件组成TMD减震系统来控制地震反应。     

填充墙布置方式对弹塑性钢筋混凝土框架隔震结构性能及隔震设计方法的影响

目前钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架隔震体系在设计分析过程中均将填充墙作为非结构构件,未充分考虑填充墙不同布置方式对隔震体系和隔震设计的影响规律。以8层RC框架填充墙隔震体系为研究对象,考虑填充墙平、立面不同分布的10种模型,建立RC框架隔震结构非线性分析有限元模型,探讨填充墙对RC框架隔震体系性能及相应隔震设计方法的影响。结果表明:填充墙的不同布置方式对结构前3阶影响较小,对高阶振型影响显著;现有不考虑填充墙影响的纯框架隔震设计方法得到的减震系数偏小,夸大了减震效果,进行上部结构设计会导致其偏于不安全;填充墙竖向不均匀的隔震结构,在未布置填充墙的楼层会发生刚度突变,尤其是靠近隔震层的下部楼层地震反应突变尤为明显,在强震作用下容易发生破坏;填充墙水平不均匀的隔震结构,X或Y向未布置填充墙时变形突变较明显。因此,建议在隔震设计时要充分考虑填充墙的布置,隔震层以上1～3层尽量布置填充墙,避免出现底部薄弱层而对整个隔震体系安全性产生影响。     

层间隔震结构随机响应与动力可靠度研究

针对层间隔震结构体系,考虑结构阻尼矩阵的非比例特性,建立小震下非比例阻尼层间隔震结构动力分析模型,采用零均值的Clough-Penzien双过滤功率谱模型,运用虚拟激励法对层间隔震结构进行随机响应分析,得到了结构各层的层间位移响应峰值统计量,建立极限状态下的功能状态方程,利用当量正态化法,通过串联模式,研究层间隔震结构的动力可靠度.最后以一栋12层的框架剪力墙结构为算例,根据建立的方法比较层间隔震结构与非隔震结构的层间位移响应和总体体系失效概率,分析隔震层刚度、隔震层阻尼以及场地类别在小震作用下对层间隔震结构体系失效概率的影响.结果表明,层间隔震结构的整体失效概率比非隔震结构明显降低,且随着隔震层刚度的增大而上升,随着隔震层阻尼的增加而下降,结构场地土越坚硬,可靠性越高.     

大震下中间层隔震体系的随机动力可靠性分析

建立了中间层隔震结构的非线性动力分析模型.用刚度退化Bouc-Wen模型描述钢筋混凝土框架的滞变恢复力;用非退化Bouc-Wen模型描述隔震层的恢复力.采用虚拟激励法计算结构的非平稳随机地震响应,在Poisson交叉过程假设下,求得了结构体系基于位移首超破坏准则的动力可靠度,并以实际工程为背景,分析了隔震层参数对中间层隔震结构的体系可靠度的影响.结果表明:采用中间层隔震技术后,隔震层上部结构的地震力水平较原结构降低了一度,且下部结构的动力可靠度也较不隔震时有所提高,合理的隔震层刚度和适当的隔震层阻尼可以明显降低中间层隔震结构在大震下整体倒塌的概率.     

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.     

基于《抗震设计规范》(2010)的隔震设计若干问题的讨论

结合《抗震设计规范》GB50011-2010,综述了国内学者对隔震结构设计中的水平向减震系数、高宽比、隔震层以下结构满足嵌固刚度比的新的研究成果。相关研究表明:隔震结构的水平向减震系数应考虑结构非线性影响;高宽比对结构的隔震效果影响很小;隔震层以下结构嵌固刚度比决定了隔震计算模型;并总结了针对上述三个问题新的设计原则。     

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.     

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。     

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.     

结构的鞭梢效应分析

系统地探讨了结构产生鞭梢效应的原因,发现当突出物的基本频率与整体结构的固有频率相同或近似,并与地面扰频相接近时,最易发生鞭梢效应,通过适当调整结构的刚度或质量分布使突出物的频率与整体结构的频率的差值增大,可减少鞭梢效应的影响,从而为结构设计提供更可靠的依据。     

基于负刚度原理的结构隔震效果分析

针对长周期结构隔震效果较差的问题,提出了在普通隔震层附加负刚度阻尼装置(NSD)的新型隔震系统,并讨论了NSD对隔震体系性能的影响.首先,通过推导和讨论NSD隔震体系的自振频率、阻尼比和动力放大系数,指出该隔震系统可以显著延长结构自振周期和增加结构阻尼比,较适合长周期结构隔震.然后,采用ANSYS有限元软件分析了铅芯橡胶支座(LRB)隔震体系、隔震橡胶支座(LNR)与NSD并联隔震体系的地震反应,结果表明后者的各种反应均比前者要小,对层间位移和柱底剪力降低更明显,并且LNR隔震层附加负刚度比不超过-0.30的NSD可以获得较好的隔震效果,更易实现长周期结构的隔震目标.     

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。