远场长周期地震动下高层摩擦摆基础隔震结构的减震性能

高层摩擦摆基础隔震结构在远场长周期地震动长持时的长周期成份作用下,尤其是类谐波成份作用下,隔震层上部结构的减震性能将可能无法得到保证,且摩擦摆支座亦可能产生超限变形。为此,远场长周期地震动作用下高层摩擦摆基础隔震结构的减震性能需进一步探讨。通过一幢框架-核心筒高层摩擦摆基础隔震结构的非线性地震响应分析,揭示远场长周期地震动,尤其是在类谐和长周期地震动下框架-核心筒高层摩擦摆基础隔震结构的地震响应规律。提出在隔震层增设黏滞阻尼器对结构的地震响应进行控制。结果表明:摩擦摆隔震不能满足结构在远场类谐和长周期地震动作用的减震要求,而且还将放大其作用下结构的非线性响应;组合隔震结构能较有效地控制长周期地震动、特别是远场类谐和长周期地震作用下隔震层上部结构以及隔震层的弹塑性地震响应,尤其可显著减小隔震支座的最大变形,使其不超越隔震支座的容许变形值。     

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。     

隔震层竖向刚度对高层基础隔震结构的影响

高层隔震建筑的隔震层在罕遇地震作用下会产生拉应力。本文通过对一栋20层的高层隔震结构,分别采用等拉压刚度模型和不等拉压刚度模型进行动力非线性时程分析,研究叠层橡胶隔震支座竖向刚度模型对高层基础隔震结构动力响应的影响。研究表明,超出线弹性工作范围后,竖向等拉压刚度模型将会低估隔震层的竖向位移量,低估上部结构的动力响应。     

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.     

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。     

宿迁市文体馆基础隔震非线性时程分析研究

宿迁市文体馆4500座位，约13000m^2,位于8度抗震设防区，主体结构为钢筋混凝土结构空间框架，钢网壳屋盖。该工程采用基础隔震技术设计，在桩基顶面与上部结构之间设置架空层，用作安置设备管道及隔震层。隔震层由叠层橡胶隔震支座和粘滞阻尼器组成。对主体结构基础隔震采用空间模型非线性时程分析方法进行了详细分析，结果表明：采用基础隔震措施可显著降低结构地震作用，上部结构水平地震作用减震系数可按0．25采用；设置附加粘滞阻尼器能较好地解决降低地震作用和限制隔震层位移之间的矛盾，对提高隔震体系的性能具有重要作用。技术经济比较表明，本工程采用基础隔震措施，具有明显的社会、经济效益。     

福建省防震减灾指挥中心大厦基础隔震技术研究

福建省防震减灾指挥中心大厦,约10000m2,主体结构为框架-剪力墙。该工程采用基础隔震技术设计,隔震层使用叠层钢板橡胶隔震支座。对该工程采用空间模型时程分析,并与实测的地震加速度进行对比,结果表明,该结构实现了“大震不坏”的设防目标;在较小的地震作用及风载作用中能保持稳定。本文的研究工作较为充分地证明了隔震技术在该工程中的使用是合适的。     

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。     

基于不同参数的基础隔震结构非线性概率密度演化

为了研究不同设计参数条件下基础隔震结构非线性响应的概率密度演化特征,采用两质点模型来模拟基础隔震结构,隔震层与上部结构分别采用Bouc-Wen模型与刚度退化的Bouc-Wen模型来描述其非线性特征,运用概率密度演化理论,进行隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化分析。采用基于物理的随机地震动模型生成人工地震动,提出基础隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化分析的基本步骤。通过改变基础隔震结构的设计参数,同时考虑激励的随机性,研究基础隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化规律。结果表明,基础隔震结构的阻尼比、周期比和屈重比取合理范围,能使隔震结构上部和下部的位移可控。     

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。     

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。     

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。     

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。     

高层剪力墙隔震体系计算分析简化模型及其应用研究

在高烈度区将隔震技术引入高层剪力墙结构中,其目的是在小震烈度下减小上部结构的地震作用力,从而使上部结构层间位移差能够满足抗震规范和设计的要求。在隔震结构体系简化分析模型的基础上,提出了高层剪力墙结构隔震体系的简化计算分析模型。同时用通用有限元分析程序和隔震技术方法分别计算剪力墙结构隔震体系实例的地震反应效应并作对比分析,计算结果表明:所建立的剪力墙结构隔震体系简化分析模型是可靠实用的,可用于高层剪力墙结构隔震体系的理论定性分析和初步设计中的参数拟定,推动隔震体系在高层剪力墙结构中的应用和发展。     

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。     

SMA弹簧-摩擦支座基础隔震体系的地震响应分析

大尺寸超弹性形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)螺旋弹簧是一种可用于结构减振控制的阻尼器。然而,迄今为止这种超弹性阻尼器在土木工程结构隔震领域的研究较少。本文提出了一种SMA弹簧-摩擦支座(SMA Spring-Friction Bearing,简称SFB)并研究了其隔震性能。首先,在考虑材料内部相变过程的SMA本构关系模型的基础上,针对超弹性SMA弹簧的恢复力性能建立了一种便于工程应用的新的宏观现象模型。随后,推导了SFB隔震结构体系运动方程,利用MATLAB程序进行了结构地震响应的数值模拟。最后,将SFB隔震体系的地震响应与具有相同结构参数的纯摩擦支座(Pure Friction Bearing,简称PFB)隔震体系和摩擦摆(Friction Pendulum System,简称FPS)隔震体系的地震响应进行了对比分析。研究结果表明,SFB对上部结构具有良好的加速度减振效果,同时,该支座较其它两种滑动支座在降低隔震层位移峰值响应和抑制隔震支座残余位移两方面具有明显的优势。     

底部两层框架基础隔震建筑非线性动力分析

实际震害表明,建筑物主要受水平地震作用影响。本文基于有限元理论,采用大型有限元分析软件SAP2000 Non linear建立了底部两层框架上部砌体非隔震结构和基础隔震结构的实体模型,并采用非线性时程分析法对此模型进行了两个水平向地震作用的分析。结果表明,底部两层框架上部砌体结构采用基础隔震技术后,结构的水平地震反应明显低于相应非隔震结构。尤其是刚度突变的转换层,隔震后水平地震反应降低很多。     

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.     

近断层脉冲型地震动作用下高层摩擦摆基础隔震结构的减震性能研究

近断层地震动中长周期、短持时和高能量的加速度脉冲将对高层摩擦摆基础隔震结构的减震性能产生不利影响,考虑土-结构相互作用（SSI效应）后的隔震结构将产生动力耦合效应,可能进一步放大隔震结构地震响应。为此,通过一幢框架-核心筒高层摩擦摆基础隔震结构的非线性地震响应分析,考察近断层脉冲型地震动作用下框架-核心筒摩擦摆基础隔震结构的层间位移角、楼层加速度和隔震层变形等响应规律,揭示隔震体系的损伤机理。基于集总参数SR （sway-rocking）模型,分析不同场地类别与不同地震动类型对隔震体系动力响应影响规律。结果表明:高层摩擦摆基础隔震结构在近断层脉冲型地震动作用下的减震效果相比普通地震动减震效果变差,楼层剪力、层间位移角和隔震层变形等超越普通地震动作用下的1.5倍;对于Ⅲ和Ⅳ类场地类别,考虑SSI效应使隔震结构的地震响应进一步放大,弹塑性层间位移角随着土质变软增大尤为明显。     

考虑支座硬化与碰撞的隔震结构易损性分析

支座硬化以及隔震层与周围挡土结构的碰撞导致增量动力分析曲线发生突变,针对这一问题提出了适用于同时考虑支座硬化和结构碰撞的地震需求模型。选取21条地震动记录,对隔震结构进行增量动力分析及易损性分析。通过一个21层框架-剪力墙结构的实际工程算例,应用所提出的模型,研究地震作用下隔震沟宽度对结构动力响应及易损性的影响。研究结果表明：碰撞后结构虽然隔震层位移减小,但会造成楼层峰值加速度明显放大及隔震效果的减弱。在发生硬化和碰撞时,滞回圈均会出现明显的上翘现象,IDA曲线会出现突变。在极罕遇地震作用下,当隔震沟宽度较大时,基础隔震结构上部结构出现损伤的超越概率比隔震沟宽度较小的结构均有所减小,其中出现严重损伤的概率减小了17.17%,出现破坏的超越概率减小了3.50%。