基础隔震结构高宽比限值研究

根据结构变形特点,提出基于Timoshenko理论的基础隔震分布参数体系模型,推导隔震结构高宽比限值计算公式,分析各参数对隔震结构高宽比限值的影响规律。分析表明,隔震结构和非隔震结构基本周期比值在一定范围内变化时,剪力系数、弯矩系数与周期比呈稳定曲线关系;高宽比限值随结构宽度方向布置支座个数增加而降低;在隔震支座总面积确定时,选择大直径隔震支座大间距布置方式可提高隔震层变形能力及高宽比限值;高宽比限值受竖向地震作用影响较小,随竖向地震系数增大高宽比限值略有降低;降低隔震层刚度、增大隔震层阻尼可提高结构高宽比限值;容许支座出现拉应力可在一定程度上提高结构高宽比限值。最后结合20层框剪结构工程算例,验证隔震结构高宽比限值公式的有效性。     

基于某高层框架与剪力墙隔震结构的高宽比限值研究

对框架与剪力墙基础隔震结构的高宽比限值与上部结构动力响应规律进行仿真分析,采用PKPM进行框架和剪力墙结构的结构设计,并通过ETABS软件对两种结构进行隔震分析.为了更好地表征结构隔震效果,引入层剪力比、层弯矩比、层位移角比和周期比的概念,对不同高宽比结构隔震前后的动力响应进行对比.分析结果表明:高宽比为4的框架结构隔震后支座拉应力超限,而剪力墙结构的支座尚未出现拉应力.现有抗规规定的高宽比限值仅适用于框架结构,而剪力墙结构的高宽比限值不宜大于7.此外,研究结果还表明框架隔震结构的隔震支座更易出现拉应力超限,而剪力墙结构隔震支座的压应力更容易超过限值.     

隔震支座拉伸刚度及高层隔震建筑地震响应研究

本文对两个直径为600 mm的铅芯橡胶支座(剪切弹性模量G=0.392 MPa)进行了压剪及拉剪试验,测得了不同剪应变时拉伸刚度与拉伸屈服应力。在支座性能试验的基础上,建立了高宽比为4.5的高层建筑模型,通过改变拉伸刚度与压缩刚度比值,并采用与实测拉伸应力-应变曲线等效的双线性拉伸刚度模型,探讨了支座受拉后对高层隔震结构地震响应的影响。通过以上对比和计算,对高层建筑隔震设计支座拉伸刚度的设置提出了合理建议。     

高烈度设防烈度下高层框剪隔震体系地震反应计算分析研究

在高烈度区高层框剪结构引入隔震技术,其目的是尽量减小地震荷载,增大结构处在弹性变形的适应范围,使抗震阶段的设计目标更易于实现和确保。将隔震体系简化分析模型引入高层框剪隔震体系,研究隔震支座厚度变化对框剪隔震体系地震反应的影响,并在高烈度设防烈度地震下进行结构动力时程分析。计算结果说明:加高隔震支座厚度,可以在一定程度上减小框剪隔震体系的地震荷载。设防烈度地震下,8度时上部结构自振周期为1~2s的框剪隔震体系完全能满足现行规范位移限值要求,8.5度上部结构自振周期为1~1.4s的框剪隔震体系也能满足现行规范位移限值要求,在9度时一般无法满足设计要求。     

复合隔震结构高宽比限值研究

复合隔震结构是将夹层橡胶支座与摩擦滑移支座并联组合在一起作为隔震层的基础隔震结构。文中对复合隔震结构的高宽比限值进行了研究,推导出了简化的计算公式。同时分析了摩擦系数、摩擦滑移支座承载系数、地震动强度、地震波特性等因素对结构高宽比限值的影响及其规律,得出了一些有益的结论,为复合隔震结构的设计提供了一些参考。     

不同抗拉刚度支座隔震体系的地震响应分析

采用大型通用软件Abaqus对某拟建高层建筑进行了隔震动力时程分析,隔震支座分别采用拉压等刚度(等刚度模型),拉压不等刚度(不等刚度模型)和释放抗拉刚度(提离模型)3种支座模型,对比了3种支座模型下隔震结构体系的弹性和弹塑性时程响应,包括层间位移角、基底剪力、隔震层位移、支座拉力和支座竖向位移。结果表明:(1)假定上部结构为弹性的隔震体系响应与相应弹塑性体系的响应存在一定的差异,建议罕遇地震分析采用弹塑性模型;(2)支座等刚度模型与不等刚度模型的支座拉力,弹性分析时明显大于规范限值,弹塑性分析时减小,但仍大于规范限值;(3)提离模型能避免支座受拉,而对上部结构弹塑性响应影响较小,对隔震层水平响应基本无影响。     

小高宽比隔震结构双向输入振动台试验研究及数值分析

本文对高宽比为2.5的普通钢框架隔震结构模型,采用多种不同的地震动进行了水平向和竖向双向地震输入的振动台试验研究,并利用时程分析法完成了模型结构地震反应的数值分析。试验结果表明,高宽比隔震结构在水平向和竖向双向输入情况下隔震层基本上不会进入拉伸应力状态,即使在9度大震E l Centro和Hach inohe波输入时,隔震层支座仍以受压为主。因此小高宽比隔震结构在场地好的情况下,结构不会出现倾覆,仅需考虑软弱土场地的受拉情况。试验发现竖向地震输入对小高宽比隔震结构水平反应的影响相当小;对小高宽比隔震结构进行水平向地震反应分析时,可以忽略竖向地震对结构的影响。     

添加钢筋提高隔震结构高宽比限值的研究

提出了在边支座上添加竖向钢筋以提高隔震结构高宽比限值的构造措施；从方案的构造、添加钢筋的工作状态以及对隔震效果的影响等方面论证了该措施的可行性；基于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)，推导了添加竖向钢筋后隔震结构高宽比限值的公式；可行性论证和实际算例的计算结果表明，本方案技术可行、效果显著。     

高层隔震结构非线性地震响应分析及设计方法研究

高层隔震结构的分析理论和设计方法是目前隔震技术向高层建筑推广的2个关键理论问题。本文以高烈度区宿迁市已经竣工的高层隔震建筑阳光大厦为工程实例,对高层隔震结构的非线性地震响应分析方法进行了研究,包括隔震支座竖向不同拉压刚度的模拟、各种类型的隔震支座水平力学特性的准确模拟,以及不同地震动输入方式和输入角度对隔震支座受拉情况的影响分析等;在此基础上,对隔震层的设计方法进行了分析,提出了隔震层设计的基本原则,进而给出了控制隔震层设计的基本指标,包括隔震支座的长期面压、极值面压、隔震层偏心率等;最后,对高层隔震结构的相关构造要求进行了必要的说明。     

高层隔震建筑设计中隔震支座受拉问题分析

高层建筑由于高宽比相对较大,倾覆效应明显,当采用隔震技术时,有可能使隔震支座出现拉应力,而通常使用的叠层橡胶隔震支座抗拉能力不强。因此,隔震支座受拉问题成为隔震技术在高层建筑中推广应用的主要障碍之一。本文提出了避免隔震支座受拉的上部结构布置原则及隔震层优化设计方法,并对目前隔震支座拉应力计算方法提出了改进建议。本文的研究工作可为工程设计提供借鉴,为隔震设计相关规范的修订提供依据。     

高层隔震结构模型双向振动台试验研究

对一缩尺1∶16比例高宽比为5的橡胶垫隔震结构模型进行了双向地震动输入振动台试验研究。通过输入不同大小和类型的地震波,分析隔震上部结构和隔震支座的地震反应。试验结果表明:隔震上部结构减震效果较好;隔震支座在某些工况下,竖向可进入非线性受拉变形状态,此时的结构存在倾覆危险。试验相关数据的分析可为高层隔震结构设计理论和规范的编制提供试验依据。     

近场高烈度区高层框筒结构组合隔震设计与分析

针对高烈度近场地震区的高层框架-核心筒结构,提出了橡胶隔震支座和弹性滑板支座的组合隔震设计思路。采用时程分析方法对比计算了结构采用传统抗震与隔震技术在地震作用下的层剪力、层间位移角、楼层加速度、支座应力和地震能量耗散情况。研究结果表明:多遇地震下,组合隔震结构楼层位移与加速度的衰减幅值达54%和60%;罕遇地震下支座的拉应力和位移都控制在规范限值内,橡胶隔震支座和弹性滑板支座的滞回曲线均饱满,从滞回曲线可得知两种支座同时进入屈服,表明在该组合隔震设计中,两种支座具有良好的协同工作性,验证了该组合隔震设计的合理性。     

夹层橡胶隔震支座全刚性性能、回转刚性及高压缩应力性能试验研究

本文详细地研究了夹层橡胶隔震支座的全刚性性能,同时还研究了夹层 橡胶隔震支座的回刚性,并给出了竖向压力及剪切变形对隔震支座回转刚性的影响结果,文末给出了隔震支座在高压缩应力作用下的基本力学性能,研究结果显示在竖向压缩压力达到30MPa时,隔震支座仍可具有良好的力学性能。     

高烈度区高层隔震结构抗拉处理方法研究

介绍了高层隔震结构抗倾覆计算方法,提出了高烈度区高层隔震结构抗拉处理方法,给出了其在ETABS软件中的模拟方法。通过实例对高烈度区高层非隔震结构和隔震结构的不同模型进行了动力时程分析。分析结果表明：各隔震结构模型周期基本相同,说明抗拉处理方法模拟是可行的;对于高烈度区高层隔震结构,当隔震支座出现拉力时,直接采用软件的单元进行模拟是不够合理的,应采用组合单元进行模拟;抗拉装置能较好地发挥抗拉的效果,避免隔震支座出现受拉情况。     

高层分段隔震结构的动力响应分析

本文提出了一种基于叠层橡胶支座的大高宽比高层建筑分段隔震结构形式,并对同一高层建筑结构分别采用基础隔震、层间隔震和分段隔震三种不同形式时进行了数值模拟对比分析。结果表明,采用分段隔震形式可明显减小高层建筑结构的顶层侧向位移、中间隔震层的相对位移和下支柱端应力,使结构的侧向位移集中于两个隔震层上,耗散了大部分地震输入能量,保障了与隔震层相连的构件的安全性,防止了由于支座受拉或剪压破坏导致上部结构倾覆倒塌现象的发生。     

大高宽比隔震结构地震反应的实用分析方法

本文提出了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、2质点和3质点剪切型简化计算模型,同时还提出了高宽比影响系数的概念和计算式。这种纯剪切的简化计算模型成功地模拟了剪切加转动多质点计算模型的动力特性,通过高宽比影响系数对剪切型计算模型得到的剪力系数进行非线性放大,使数十质点的隔震结构体系都能够简化成单质点、2质点和3质点体系进行地震反应分析。文末对22层高宽比为5．01的某22层隔震结构进行了算例分析,简化计算理论的计算结果和时程分析法计算结果一致性良好。     

某高层框架-剪力墙基础隔震结构地震响应分析

以某高层框架-剪力墙基础隔震建筑结构为研究对象,采用考虑隔震装置竖向拉、压刚度变化的弹塑性本构关系,以及上部混凝土框架-剪力墙结构采用弹性本构关系,建立非线性有限元分析模型,对模型结构进行动力时程分析,研究高层框架-剪力墙基础隔震结构的地震响应。分析结果表明:在设计地震作用下该隔震支座的非线性滞回特性符合支座设计基本要求,采用基础隔震技术后该高层结构的前几阶周期均有所延长,上部结构的加速度和层间位移角响应明显减少,隔震层能耗散部分的地震动输入能量,隔震技术能够有效降低高层框架-剪力墙结构的地震响应。     

支座滑道半径对摩擦摆基础隔震结构地震反应的影响

对摩擦摆基础隔震结构进行了地震反应分析,研究了支座滑道半径对支座位移、楼层加速度和楼层剪力的影响,表明当支座的摩擦系数较小时,随着支座滑道半径的增大,隔震结构的自振周期增大,摩擦摆支座位移逐渐增大,结构的加速度反应和楼层剪力减小当支座的摩擦系数较大时,改变支座的滑道半径,调整基础隔震结构周期对支座位移、结构加速度反应和...     

隔震技术在高烈度区剪力墙结构中的应用研究

对于近断层处高烈度区高层剪力墙结构，传统设计难以解决墙体太厚、配筋太大等难题。为研究在考虑近断层影响下高烈度区剪力墙住宅采用隔震设计的技术可行性，采用隔震设计对某剪力墙结构工程进行全面分析。对比分析常规剪力墙结构方案及增设橡胶隔震支座的隔震方案，分析结果表明，隔震方案较常规方案前3阶结构自振周期延长约3倍，从而有效减小了上部结构的地震作用；在设防烈度地震作用下，结构水平向减震系数为0.281，上部结构所受水平地震作用和抗震措施可按降低一度进行设计；罕遇地震作用下隔震支座性能稳定，上部结构基本处于弹性工作状态。研究结论可为隔震支座设计和进一步研究提供参考。     

脉冲型地震动作用下隔震结构动力响应的影响参数研究

通过对隔震结构进行非线性动力响应分析,分别研究地震动参数和支座参数对结构地震响应的影响。首先,建立铅芯橡胶支座基础隔震结构的非线性运动方程;然后,以人工合成脉冲型地震动作为输入,运用MATLAB进行编程并求解结构在脉冲型地震动作用下的地震响应;最后,分别研究速度脉冲周期、支座屈服力、屈服后与屈服前的刚度比对隔震支座最大位移和上部结构层间位移的影响。研究结果表明,脉冲周期对结构地震响应影响很大,在进行隔震设计时应使结构自振周期远离脉冲周期;支座刚度比对结构地震响应影响较大,在进行支座选型时应重点关注;支座屈服力对支座位移的影响显著,屈服力越大,支座位移越小。