摩擦摆基础隔震上部偏心结构地震反应影响因素分析

对上部结构存在偏心的摩擦摆基础隔震结构进行了水平双向地震作用下的地震反应分析,研究了上部结构偏心距和抗扭刚度对结构地震反应的影响。分析表明:上部结构偏心距对上部结构和隔震层的位移反应和加速度反应均有较大影响,即使在上部结构偏心距较小时,其对结构地震反应仍有一定程度的影响;上部结构的抗扭刚度对上部结构的加速度反应影响较小,而对上部结构的位移反应影响较大;上部结构的抗扭刚度对隔震层的加速度反应和位移反应影响较小。因而,对于上部结构存在偏心的摩擦摆基础隔震结构,应减小上部结构偏心距并增大其抗扭刚度以减小摩擦摆基础隔震结构的扭转反应。     

层间隔震偏心结构双向地震耦合响应研究

建立双向地震作用下层间隔震双向偏心结构侧扭耦联分析模型;考虑上部结构及下部结构的弹塑性模型,隔震支座采用双向耦合非线性Bouc-wen模型模拟;分析偏心参数对层间隔震双向偏心结构的影响规律;评价双向地震作用下我国抗震规范给出的扭转影响系数静力预测值的准确性。结果表明,双向地震作用下设置中间柔性隔震层可以减小上\,下部结构扭转的耦连效应;下部结构存在双向偏心会对隔震层和下部结构扭转反应带来不利影响;LRB耦合效应对层间隔震地震响应影响较小;当下部结构偏心率较大时现行规范计算扭转系数偏于不安全。     

上部结构与基础隔震层偏心对结构地震响应的影响

随着基础隔震技术的发展,我国在高烈度地区广泛开展基础隔震技术的工程应用必将成为一种趋势,但由于建筑功能和建筑造型的丰富多彩,结构的质量中心和刚度中心也趋于分布不均匀,以三层的钢框架结构为分析模型,利用结构分析软件Sap2000对上部结构质量中心和隔震层质量中心、刚度中心分布不均匀的三种方案进行单向水平地震作用下的非线性时程分析,分析结果表明:上部结构质量中心与隔震层质量中心存在偏心距对结构的扭转效应以及地震响应有较大的影响,减小上部结构的偏心距对调整结构的水平地震响应的影响成效最为显著;对于隔震层而言,隔震层的刚度中心偏心距较质量中心偏心距对上部结构的影响更大,有效控制隔震层刚度中心的偏心距在隔震设计中会更加有效。     

偏心多塔结构同基础隔震效果分析

偏心隔震结构在地震动作用下,除发生平动外,还将发生平-扭耦联的反应,从而使震害加重,尤其是隔震层较易发生破坏。本文利用自行编制的分析程序,对偏心多塔隔震结构进行了数值分析,在此基础上,提出偏心多塔结构同基础隔震的设计方案。数值模拟计算结果表明,对偏心单塔隔震结构,在地震作用下采用多塔同基础隔震的方案,能大幅度降低结构隔震层的扭转反应,其中最大扭转加速度最少降低55%,最大扭转角最少降低84%。可见,在条件许可时,将相邻偏心单塔结构采用同基础隔震的方案,对提高隔震效果是有利的。     

结构偏心对基础隔震结构地震反应的影响

本文对基础隔震偏心结构在不同场地上的地震动作用下的反应进行了深入研究，探讨了上部结构偏心、隔震层偏心、场地条件等因素对于基础隔震结构地震反应的影响，选取了能反映结构偏心特性的参数，以便将分析各因素对隔震结构地震反应的影响转化为分析参数的影响。通过大量的数值计算与分析，得到了一些对实际工程有意义的结论。     

铅芯叠层橡胶支座基础隔震结构双向地震反应分析

本文对铅芯叠层橡胶支座双向耦合恢复力模型进行了改进，采用基础隔震结构动力分析程序DABIS对铅芯叠层橡胶支座基础隔震结构进行了单向及双向地震反应对比分析。结果表明，在单向和双向地震作用下，基础隔震结构的加速度反应和位移反应较为接近，但在双向地震作用下，支座的最大位移明显大于单向地震作用时的支座最大位移，因而在确定支座最大位移时应考虑双向地震作用的影响。     

组合基础隔震结构双向地震反应分析

本文采用双向耦合恢复力模型模拟组合隔震系统中隔震支座的双向耦合效应,对组合基础隔震结构进行了单向和双向地震反应对比分析,分析表明在水平双向地震作用下结构各层的加速度反应较小,隔震层的层间位移较大,而上部结构的层间位移较小,并且在水平双向地震作用下,支座的最大位移明显大于单向地震作用时支座的最大位移,因而应考虑水平双向地震作用对组合基础隔震结构地震反应和隔震支座性能的影响。     

单轴平扭耦联基础隔震结构动力简化分析

为了建立单轴平扭耦联基础隔震结构的动力简化分析方法,探讨了影响结构扭转反应的参数取值规律,首先基于层单元模型,通过假定上部结构楼层回转半径、偏心距、弹力半径相等,推导了单轴平扭耦联基础隔震结构线性化的动力计算方程;其次,运用该简化分析方程,通过一算例进行了动力响应的参数分析。结果表明:调整隔震层刚心使其与上部结构质心位置接近,可显著降低偏心隔震结构扭转反应;增大隔震层刚度半径及阻尼半径可有效减少或抑制结构扭转反应;所建简化分析方程能有效模拟偏心隔震结构动力响应。     

单层FPS隔震结构的平移-扭转耦合性能分析

本文推导了FPS(Friction Pendu lum System)隔震结构在平移-扭转耦联情况下的动力反应方程,计算了单层框架结构的地震响应。分析了上部结构偏心对地震反应的影响,对比了结构在不同偏心时的反应并分析了FPS隔震装置的摩擦系数、滑道半径对其抗震性能的影响。     

高层隔震结构扭转分析

为研究高层隔震结构在地震作用下的扭转效应,用Etabs软件建立1个高层抗震结构和4个具有不同扭转特性的高层隔震结构的空间模型进行地震响应分析,以验证此原则上部结构质量中心与隔震层刚度中心的重合与否对结构扭转效应的影响程度,而后考察偏心高层隔震结构在偶然偏心地震作用下结构的扭转效应。结果表明:由于地震作用的减小,扭转效应要远小于原抗震结构,且隔震本身对于结构扭转效应的抑制效果要好于上述原则;扭转效应的减震率大于平动效应的减震率。布置在隔震层平面外围的铅芯橡胶隔震支座对隔震层的扭转有一定的控制作用。     

钢筋-沥青隔震层非线性震动特性研究

为了研究钢筋-沥青隔震层的材料与几何非线性震动特性,对钢筋-沥青隔震结构进行了振动台试验,分析了结构在不同加速度幅值输入时的隔震性能。同时,在钢材的应力-应变关系基础上,考虑构件竖向力的二次矩效应,提出了钢筋-沥青隔震层骨架曲线的计算方法,并结合双线型恢复力模型的滞回规则,建立了相应的恢复力模型。利用建立的恢复力模型,编制程序进行了弹塑性时程分析,并与试验结果作对比。结果表明:当钢筋-沥青隔震层的受力钢筋进入弹塑性阶段时,隔震层能够吸收大部分地震能量,显著降低上部结构的地震反应;弹塑性时程分析结果与试验结果吻合较好,由此建立的恢复力模型准确并且适用,可为钢筋-沥青隔震层的工程设计与非线性地震反应分析提供参考。     

隔震减震主次结构体系非线性随机地震反应分析

为研究隔震、减震装置非线性恢复力特性对2自由度主次结构体系均方根位移反应的影响规律,以隔震、减震装置微分型恢复力模式的滞回参数为变量,地震地面运动模拟成高斯白噪声过程,利用等效线性化方法得到主体结构和二次结构均方根位移反应的表达式.分析表明,主体结构隔震装置非线性恢复力特征对主、次结构的均方根位移反应的影响占主导地位;隔震、减震装置的恢复力特征产生适度非线性有利于减小主、次结构的均方根位移反应.     

基于汶川地震的LRB与RB隔震连续梁桥地震响应对比研究

为了研究铅芯橡胶支座(LRB)和板式橡胶支座(RB)对连续梁桥地震响应及隔震效果的影响,分别采用Bouc - Wen滞回恢复力模型模拟LRB的力-位移非线性特性,采用直线型恢复力模型模拟RB的本构关系,通过结构离散建立了非隔震、LRB隔震和RB隔震3种连续梁桥的有限元计算模型,运用四阶显式Runge - Kutta迭代法和Newmark时间积分法联合求解增量形式的全桥动力微分方程,并结合算例对3种连续梁桥有限元计算模型分别输入汶川地震波进行非线性时程对比分析.结果表明:LRB在控制梁体与支座位移,降低结构加速度和墩、台底内力响应方面均比RB的效果要显著;采用RB隔震后,梁体与支座的位移响应均较大,在桥梁隔震设计时要予以充分重视.     

平面不规则基础隔震结构抗扭设计研究

针对平面不规则结构在水平地震作用下的振动特性,通过调整隔震层隔震支座的布置,得到3种不同工况的隔震层刚心与上部结构质心、刚心相对位置关系,分别以楼层位移和层间位移为指标的扭转位移比,作为平面不规则基础隔震结构扭转响应指标,利用弹塑性时程分析方法,通过对3种不同工况的扭转指标对比分析研究,提出适用于平面不规则基础隔震结构的抗扭设计方法。结果表明：对于平面不规则结构,应在保证隔震层扭转位移比小于1.2的基础上,使隔震层的刚心和上部结构的刚心分别位于上部结构质心的两侧,可有效控制上部结构的扭转。     

VFPI: an isolation device for aseismic design

Sliding isolators with curved surface are effective base isolation systems incorporating isolation, energy dissipation and restoring mechanism in one unit. However, practical utility of these systems, such as friction pendulum system (FPS) has limitations due to constant isolator period and restoring force characteristics. A new isolator called the variable frequency pendulum isolator (VFPI) that overcomes these limitations while retaining all the advantages has been described in this paper. VFPI has oscillation frequency decreasing with sliding displacement, and the restoring force has an upper bound so that the force transmitted to the structure is limited. The mathematical formulations for the response of a SDOF structure and energy balance are also described. Parametric studies have been carried out to critically examine the behaviour of structures isolated with VFPI, FPS and PF system. From these investigations, it is concluded that the VFPI combines the advantages of both FPS and PF system, without their undesirable properties. The VFPI performance is also found to be stable during low‐intensity excitations, and fail‐safe during high‐intensity excitations. VFPI is found to exhibit robust performance for a wide range of structure, isolator and ground motion characteristics clearly demonstrating its advantages. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

不对称大底板多塔楼隔震结构的地震响应分析

针对不对称大底板多塔楼隔震结构体系,通过建立地震响应的动力分析简化模型,推导出不对称大底板多塔楼隔震结构体系地震作用下的运动方程。对一实际的不对称大底板多塔楼隔震结构进行地震响应仿真分析,探讨塔楼质量偏心率和塔楼质量比对结构周期比、位移比和层剪力比的影响。结果显示,不对称大底板多塔楼隔震结构扭转角主要由隔震层产生;与不隔震结构相比,不对称大底板多塔楼隔震体系的扭转角减小,可取得较好的减震效果;塔楼与底板的位置分布和质量分布会影响体系的扭转效应和减震效果,应尽量使塔楼的质心与底板质心重合,塔楼质量分布均匀,以减小结构的扭转效应,提高减震效果。     

滞变—摩擦基底隔震支座的试验和模型

本提出了一种滞变－摩擦基底隔震支座。这种支座由钢棒和摩擦元件组成，钢棒容许摩擦元件水平滑动，同时又限制这种滑动；摩擦元件承受结构的竖向荷载，作完成了钢棒滞变恢复力特性的试验，并给出了钢棒的滞变恢复力模型的模型参数的计算公式，该模型与常用的折线模型有所不同，它仅用一个非线性微分方程来描述滞变恢复力，而不需要复杂的规则。     

滑移摩擦隔震系统在多向地面运动作用下的试验研究

基础隔震通常只考虑隔离水平地面运动，而对竖向地面运动的影响注意不够，本文进行了滑移摩擦隔震系统的振动台房屋模型试验，研究多向地面运动输入时上部结构反应和隔震系统的性能，试验中分别对模型输入了不同方向的地震动，其中包括水平单向、水平双向、水平和竖向及三向地震动输入，对试验结果进行了分析比较，结果表明竖向地震动输入对上部结构的水平地震反应有显著影响，同时在橡胶隔震支座中产生了竖向拉力。