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。     

设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座框架结构地震响应分析

抗拔型三重摩擦摆隔震支座是一种新型隔震支座。以框架结构为例,利用ANSYS软件建立了6层和10层普通抗震结构和带该支座的基础隔震结构模型;通过模态分析,得到了结构的自振周期;通过地震响应分析,提取了6层框架隔震层和顶层的位移、加速度和剪力时程曲线,并提取了不同层数不同结构类型的各层间位移、加速度幅值。结果表明：与抗震结构相比,基础隔震结构周期显著增大;隔震结构的变形主要集中在隔震层,隔震层以上的结构基本为整体平动,结构的地震位移反应得到了有效的减小;采用抗拔型三重摩擦摆隔震支座能降低结构地震加速度反应;设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座的多层数隔震结构的能量衰减不如低层数的隔震结构迅速。     

LRB基础隔震结构在极罕遇地震作用下的抗震性能研究

以典型的四层、六层和八层LRB(铅芯橡胶隔震支座)基础隔震结构为研究对象,通过大量的弹塑性时程分析,对极罕遇地震作用下的地震响应特点进行了分析;采用参数化方法,研究了隔震系统的力学性能参数和上部结构屈服强度比的变化对LRB基础隔震结构抗震性能的影响。结果表明:在极罕遇地震作用下,LRB基础隔震结构上部结构首层的层间位移角和延性系数明显增大;延长LRB隔震系统的隔震周期或选择最优的特征屈服强度比,均可显著降低上部结构的塑性变形程度,但LRB屈服位移的变化对隔震结构的响应几乎无影响;LRB隔震系统参数确定后,隔震结构上部结构的损伤状态主要与上部结构力学性能参数中的屈服强度比相关,增大上部结构的屈服强度比,可以显著降低上部结构的层间位移角和延性系数,但是隔震支座的平均最大剪应变会增大,可以选用橡胶剪切模量大或者直径大、第二形状系数小的LRB隔震支座。     

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。     

某框架结构基础隔震地震反应对比分析

基于结构动力学原理和有限元基本理论,利用SAP2000有限元分析软件,以某框架结构基础隔震楼和与其相近的非隔震楼为研究对象分别建立分析模型,运用动力时程分析法对两种模型进行水平地震反应分析。结果表明:基础隔震楼的水平向地震反应远小于非隔震楼,其上部结构的自振周期明显大于非隔震楼,其层间剪力和基底剪力、楼层相对位移和加速度低于非隔震楼。总体来说,隔震支座可以显著降低水平向地震对于结构的不良反应,值得推广应用。     

高层RC框架剪力墙隔震结构地震风险分析

近年来,越来越多的高层建筑采用了基础隔震技术,但研究表明,高层隔震建筑在超烈度地震作用下仍可能发生破坏或倒塌,因此开展高层建筑隔震前后的地震风险对比分析显得尤为重要,可直观显示该类建筑在将来可能发生地震作用下的表现。在进行隔震结构地震风险分析时,上部结构、隔震支座、地震动的不确定性对易损性分析结果有重要影响,因此本文以高层RC框架剪力墙结构为研究对象,在综合考虑隔震支座、上部结构和地震动参数随机性的基础上,定义上部结构层间位移角及隔震层位移2个参数为结构损伤的评价指标,对隔震前后结构的地震易损性进行了对比分析,进而开展地震风险评价。结果表明:隔震技术极大地减小了结构的地震脆弱性,提高了结构的抗震安全性,但其在超烈度大震作用下也具有倒塌的风险;相比于非隔震结构,隔震结构的风险损失值可降低6倍。     

多塔高层结构隔震设计与分析

结合某多塔高层隔震结构,采用弹性时程分析方法,分析了隔震结构在多遇地震和罕遇地震作用下的响应。主要包括自振周期、层间剪力、倾覆力矩和楼层位移等内容。结果表明,与非隔震情形相比,结构的自振周期明显增大,地震作用得到了较大的衰减。结构在地震作用下的隔震效果明显,楼层剪力及倾覆力矩均得到折减,在罕遇地震作用下隔震效果尤为显著。层间位移主要集中在隔震层,上部结构的层间位移几乎为零。     

不规则框架结构的组合隔震反应分析

为研究不规则框架隔震结构的地震反应,分别对一个传统抗震结构、一个铅芯叠层橡胶支座隔震结构和四个组合隔震结构(隔震层由铅芯支座和滑板支座组成)进行了弹塑性地震反应时程分析,研究隔震支座参数对隔震效果的影响。结果表明:采用组合隔震技术时,合理选择隔震层的铅芯支座布置位置、滑板支座的摩擦系数和铅芯叠层橡胶支座的型号,可以有效地降低上部结构的扭转效应;对于不规则的建筑隔震结构,为减小地面运动带来的扭转效应,建议采用由铅芯支座和滑板支座组合而成的隔震层,可对上部结构的扭转起到很好的抑制作用。     

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。     

砌体结构并联复合隔震建筑有限元分析

本文以某六层砌体橡胶隔震支座与摩擦滑移支座的并联复合隔震结构为例,运用有限元分析程序,对该建筑的一般抗震结构和并联复合隔震结构分别进行了地震作用下的有限元时程分析,结果显示:并联复合隔震结构能够降低上部结构的地震反应,提高建筑物的抗震能力,有明显的隔震、减震效果.     

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。     

组合基础隔震在建筑工程中的应用

隔震作为一种新的抗震技术,已广泛应用于新建和加固的建筑工程,同时,许多新型式的支座得到了开发和应用。组合基础隔震是一种新的隔震设计思想,能充分应用不同类型隔震支座的特性,有效降低上部结构地震反应。本文介绍了组合基础隔震在某一工程中的应用,工程中使用的支座包括普通橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座和弹性滑板支座三种类型,对全部使用支座进行了常规检测,结构计算采用等效线性法、能量包络法和时程反应分析等方法,计算结果表明:组合基础隔震能有效降低上部结构的反应,隔震层的变形控制在安全范围之内。     

隔震防倒塌支座及楼梯间位置对框架结构抗震性能的影响研究

为研究梯段板下端设置隔震防倒塌支座和楼梯间位置对钢筋混凝土框架结构抗震性能的影响,利用ETABS软件建立不包括、包括隔震防倒塌支座的3种楼梯间布置方案,6个框架结构计算模型。通过模态分析、反应谱分析和Pushover分析,研究隔震防倒塌支座和楼梯间位置对框架结构的振型、内力及破坏机制的影响。结果表明:梯段板下端设置隔震防倒塌支座后,楼梯间位置对钢筋混凝土框架结构的扭转效应影响较小,且框架结构在两个主轴方向的动力特性比较接近;楼梯间框架柱内力均显著降低,但楼梯间布置在最边跨时,在垂直于梯跑方向地震作用下,框架结构边柱内力较大;框架梁对整体框架结构的耗能贡献较多,增强了框架结构的抗震性能,大震时楼梯构件严重破坏较晚,设置隔震防倒塌支座可保证楼梯整体稳定性。     

平扭耦联隔震体系隔震支座阻尼分布影响分析

为了研究铅芯橡胶隔震支座的阻尼分布对平扭耦联隔震体系隔震效果的影响,本文对一个三层两跨钢框架,通过调整上部结构负重块位置及下部铅芯橡胶隔震支座的分布位置,进行不同偏心工况下平扭耦联隔震体系地震模拟振动台试验,获得了不同偏心工况、不同阻尼分布情况下结构位移和加速度的时程曲线。试验和分析表明:隔震层阻尼中心与上部结构的质心位置接近,或者增大隔震层的阻尼半径,可显著地降低上部结构的扭转反应。     

Nonlinear Dynamic Response of HDRB and Hybrid HDRB-Friction Sliders Base Isolation Systems

The isolation systems are usually made of rubber bearings that are sometimes coupled in hybrid combination with frictional devices; this is the case of an in-site experimental campaign, performed on a base isolated apartment building in Rapolla (south of Italy). Several dropout tests at initial displacements up to 17cm allowed to obtain in-site information on the true dynamic response of the isolation system (building and isolators). The tests carried out allow a comparison between the free vibration responses of a building, isolated by using a 28 HDRB isolation system only, or an HDRB-Friction Sliders Hybrid one. The paper highlights the main differences of the response in the superstructure (the structure over the isolation system) obtained by using only HDRB isolation system, or the Hybrid one (HDRB and Friction Sliders in parallel system). Analysis and comparisons of experimental data, show the influence of nonlinearities on structural higher modes amplification, especially observed by using the higher nonlinear Hybrid isolation system. Tests results confirm that, in the case of a regular superstructure, like the Rapolla building, the isolation system nonlinearities influence the structural response.     

Inelastic response of RC frame buildings with seismic isolation

A comprehensive parametric study on the inelastic seismic response of seismically isolated RC frame buildings, designed for gravity loads only, is presented. Four building prototypes, with 23 m × 10 m floor plan dimensions and number of storeys ranging from 2 to 8, are considered. All the buildings present internal resistant frames in one direction only, identified as the strong direction of the building. In the orthogonal weak direction, the buildings present outer resistant frames only, with infilled masonry panels. This structural configuration is typical of many existing RC buildings, realized in Italy and other European countries in the 60s and 70s. The parametric study is based on the results of extensive nonlinear response‐time history analyses of 2‐DOF systems, using a set of seven artificial and natural seismic ground motions. In the parametric study, buildings with strength ratio (F_y/W) ranging from 0.03 to 0.15 and post‐yield stiffness ratio ranging from 0% to 6% are examined. Three different types of isolation systems are considered, that is, high damping rubber bearings, lead rubber bearings and friction pendulum bearings. The isolation systems have been designed accepting the occurrence of plastic hinges in the superstructure during the design earthquake. The nonlinear response‐time history analyses results show that structures with seismic isolation experience fewer inelastic cycles compared with fixed‐base structures. As a consequence, although limited plastic deformations can be accepted, the collapse limit state of seismically isolated structures should be based on the lateral capacity of the superstructure without significant reliance on its inherent hysteretic damping or ductility capacity. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。