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。     

L形高层隔震结构扭转影响参数分析

通过分析不规则L形高层结构在不同输入方向地震波下的振动特性,对不隔震设计以及不断优化隔震层偏心率的隔震设计下研究了楼层最不利位移比变化规律。建立高层隔震结构运动方程,并推导了偏心率的求解过程,基于结构偏心率与位移比的上述理论计算,用ETABS软件对5个算例进行了分析。结果表明:偏心率的变化对于不规则L形高层结构的扭转影响同一般规则结构相似,具有相同的规律。隔震设计能够有效改善不规则L形结构的严重扭转问题,同时随着隔震层刚心与上部结构质心的相对距离越来越小,即随着偏心率的减小,隔震设计下的结构楼层位移比也随之变小。因此,在不规则结构的隔震设计中,在满足隔震层设计要求下,应尽量减小偏心率,以保证减振效果和结构安全。     

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。     

超大型混凝土冷却塔基础隔震与层间隔震性能对比研究

为研究隔震技术对超大型冷却塔抗震性能的影响,以某混凝土冷却塔为研究对象,利用SAP2000分别建立基础隔震与层间隔震的冷却塔有限元模型,开展了结构动力特性分析和非线性时程分析,与非隔震冷却塔相比,对比分析了基础隔震与层间隔震的隔震效果。研究结果表明：基础隔震技术与层间隔震技术均能有效地延长冷却塔结构的自振周期,降低结构地震反应,第一阶自振周期延长至近3倍,整体平动模态提前至前两阶,扭转模态提前至第三阶。对比基底剪力,基础隔震的减震性能略优于层间隔震;对比相对位移,喉部以上,基础隔震与层间隔震的冷却塔减震效果基本相同,喉部以下,层间隔震的减震效果优于基础隔震;对比加速度放大系数,塔筒各位置处基础隔震的减震效果均优于层间隔震,支柱位置处,与非隔震冷却塔相比,基础隔震的加速度略有放大。研究结果可为冷却塔的减隔震分析提供参考。     

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。     

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。     

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。     

基础隔震单层偏心结构扭转地震反应分析

采用微分型滞回恢复力模型模拟隔震支座的恢复力特性，对基础隔震单层偏心结构的扭转地震反应进行分析，研究隔震系统偏心距和上部结构偏心距对结构扭转反应的影响。结果表明，采用隔震技术可以显著降低隔震结构的扭转地震反应。     

黏滞阻尼器层间隔震结构振动台试验研究

层间隔震结构是基础隔震结构的发展与延伸,作为一种复杂结构体系,基础隔震结构的工作机理不一定完全适合,延长结构的周期可能无法同时降低上、下部结构的地震响应。此类体系以往的理论及试验研究,隔震层的阻尼多由铅芯橡胶支座提供,采用天然橡胶支座及黏滞阻尼器作为隔震层,进行了层间隔震结构振动台试验研究。设计了一个4层的钢框架模型,依次进行了基础固接、基础隔震、1层顶隔震、2层顶隔震及3层顶隔震的振动台试验研究,测定结构的加速度、层间位移及层剪力系数。试验结果表明:黏滞阻尼器层间隔震结构具有良好的减震效果。建立了层间隔震结构的有限元模型,将有限元分析结果与试验结果进行了对比。     

隔震层位置与隔震支座选型

探讨隔震层的竖向设计位置,以期优化隔震设计,促进隔震技术的发展。隔震层设置在±0.00地板下和地下室板底相比:(1)在单层地下室部分不需设置隔震支座;(2)因减少地下室层的竖向荷载,竖向承载力的要求容易得到满足;(3)对于平面极不规则的结构,在±0.00板底隔震时,可以把上部结构分成几个平面相对比较规则的部分,因而隔震层扭转影响引起的位移可以减小;(4)对于文中算例,由于此3方面的原因,隔震支座选型后当隔震层处于±0.00地板下时可以降低隔震支座的费用达37.4%。对于平面尺寸大、平面极不规则的建筑结构把上部结构分割成若干规整的结构在首层地面以下进行隔震是一种经济可行的隔震方案。     

层间隔震技术评述

层间隔震结构是隔震技术的新发展,它将隔震层设置在建筑物某层柱子和楼板之间进行结构的地震反应控制。层间隔震结构在减震机理、振动特性以及设计方法等诸多方面有别于基础隔震结构和屋盖隔震结构。本文对层间隔震结构的适用范围、优点以及其在实际工程中的应用情况进行了综述,最后,指出了层问隔震结构需要进一步研究的问题。现有的研究成果和工程应用情况表明,层间隔震结构具有明确的减震效果,施工方便,是一种具有发展前途的减震体系。     

利用惯容隔震系统的结构层间隔震研究

层间隔震技术对于结构竖向不规则以及结构增层等状况有良好的适用性。然而,层间隔震可能出现的较大隔震层变形会带来结构设计的困难。通过在隔震层中设置阻尼元件可以减少变形,但是过大的阻尼出力和过多的数量需求可能导致空间布置和安装不便。惯容元件为解决以上问题提供了一种新的途径。该研究提出采用惯容隔震系统作为层间隔震提高能量耗散效率的手段以控制地震响应,同时也给出了基于性能需求的惯容层间隔震的参数优化设计方法。并以一个标准钢结构模型验证了方法的有效性。结果表明:惯容元件的使用显著降低了上部子结构的地震响应和隔震层的变形,惯容系统实现了预期的耗能增效作用。     

某平面不规则大底盘多塔楼隔震结构的抗震性能分析

对8度区某平面不规则大底盘多塔楼基础隔震结构进行了抗震性能分析。根据结构特点采用多串质点系计算模型,利用时程分析法计算对比了隔震结构和非隔震结构在多遇地震作用下的水平剪力,并验算了隔震结构在罕遇地震作用下的水平剪力、层间位移和位移角。分析表明,在水平地震作用下隔震结构相对非隔震结构表现出了良好的减震效果,罕遇地震作用下隔震结构各项指标均满足规范要求。     

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。     

层间隔震结构工作机理研究

本文建立了层间隔震结构动力分析模型,对层间隔震结构地震反应的主要影响系数进行了分析。结果表明:在一定的频率比范围内,当隔震层的位置较高时,隔震结构下部位移和上部加速度均显著减小,表现出与TMD相似的工作机理;当隔震层的位置较低时,隔震结构下部位移和上部加速度均变化不明显,其工作机理与基础隔震相似。隔震层的阻尼比对层间隔震结构的减震效果也有较大影响,阻尼比越大,减震效果越好。     

基于IDA的层间隔震结构失效模式研究

层间隔震结构是由基础隔震结构发展而来的一种新型隔震结构。为研究层间隔震结构的倒塌,需先研究不同层间隔震结构的不同失效模式和失效位置,文章建立了3个不同结构参数的层间隔震结构有限元模型,选取20条与抗震规范反应谱吻合的地震动,采用增量动力分析（IDA）方法,分别对其失效模式和失效位置进行研究。研究表明:基于不同的结构参数,层间隔震的基本失效模式有三种,即隔震层水平位移超限导致结构失效、下部结构层间位移角超限导致结构失效、隔震层拉压应力超限导致结构失效;隔震层下部结构和隔震层最外边缘支座为结构的薄弱位置,应引起更多关注。此方法不仅可以研究结构的不同失效模式,还可以确定失效位置,可为下一步层间隔震结构的抗倒塌分析提供理论基础。     

单轴偏心的单层隔震框架结构地震扭转反应分析

建立了单轴偏心的单层基础隔震结构的运动方程,计算了在不同偏心率情况下结构匠地震反应,结果表明：对于存在扭转变形的结构来说,随着结构偏心率的增大,基础隔震的效率降低。     

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。     

P-Δ效应对基础隔震结构地震响应影响研究

隔震支座在地震作用过程中水平变形时,会对上部结构附加由于隔震支座P-Δ效应造成的弯矩。国内,关于隔震支座的P-Δ效应对基础隔震结构地震响应具体影响相关的研究,相对较少。采用PERFROM-3D软件,建立上部结构弹塑性的基础隔震结构模型,进行了考虑与不考虑隔震支座P-Δ效应的计算分析,对比了层剪力系数、层间位移、层倾覆弯矩、加速度等地震响应。结果表明:隔震支座的P-Δ效应对基础隔震结构的底层层间位移响应及上部结构柱底转角位移造成一定影响,其它地震响应基本无差异。     

基础隔震结构的非线性动力分析

新的建筑抗震设计规范将隔震结构列入其中，探讨分析了结构基础隔震应用中应注意的问题，提出了非线性动力时程分析计算模型并编制了程序。借助该程序，分析了基础隔震结构在地震作用下的层间位移、加速度和剪力等地震反应并与未隔震相同结构建筑的地震反应进行了对比。