隔震换能系统的性能及其参数影响分析

在建立了隔震换能结构体系数学模型的基础上,以一个五层框架隔震结构为例实现了系统的动态仿真分析。详细讨论了四个主要参数的变化对振动控制效果和换能效果的影响,这些参数包括隔震换能系统的活塞面积,活塞最大行程,蓄能器体积和油液弹性模量等。结果表明,活塞面积和蓄能器体积对系统性能影响比较大,而活塞最大行程和油液弹性模量对系统性能影响较小。     

隔震换能减震控制系统实用设计方法研究

从能量的角度研究对隔震换能控制系统对建筑结构的减震控制作用,它既能通过转换地震能量来减轻结构的振动,又可以利用转换来的能量作进一步的振动控制.通过研究换能装置的控制力与隔震层刚度比的关系,提出了换能装置控制力的建议公式,并研究了不同换能装置与隔震层设计组合对换能效率和控制效果的影响,给出了隔震换能系统的设计流程,可使隔震换能系统换能效率达到70％左右,振动控制效果达到65％以上.     

隔震消能体系结构地震反应的定量控制

本文对采用隔震消能体系的抗震结构的地震反应提出一种定量的控制计算理论和方法。这种理论和方法是在结构动力分析、1/4比例的结构模型振动台试验、大批量的结构消能构件的低周疲劳试验的基础上建立的。作者对隔震消能体系的结构地震反应的理论计算值与试验实测值进行了详细对比。作者并提出一套适用于隔震消能体系的抗震结构地震反应控制设计计算公式,该套计算公式可供工程设计采用。     

楼板隔震消能结构体系

提出了一种新型减震结构体系——楼板隔震消能结构体系。该结构体系的特点是:竖向荷载传递途径与传统结构相同,但在楼板与主体结构水平承重构件之间设置高阻尼隔震层,在楼板与主体结构竖向承重构件之间留出空隙,并在其中安装消能阻尼器,使结构在发生水平振动时楼板与主体结构之间能够发生一定的相对运动,产生隔震和消能作用,减小结构的地震反应。本文给出了单层楼板隔震消能结构的运动微分方程,以及基底输入谐和振动时的结构传递函数,并分析了结构参数对传递函数的影响。     

并联复合隔震体系的地震耗能机制和能量响应分析

运用能量分析法对并联复合隔震体系的地震耗能机制和能量响应进行了分析和探讨。首先,以层间剪切模型的多自由度运动微分方程为基础,建立了并联复合隔震体系的能量平衡方程。其次,引入状态空间法对并联复合隔震体系进行时程分析得到体系的地震响应,并以此为基础计算了各项能量。最后,以7质点多自由度体系为仿真对象,对并联复合隔震体系的耗能机制及其主要隔震层参数和不同特性地震动对能量响应的影响进行了分析。结果表明,并联复合隔震体系地震总输入能主要由滞回耗能和阻尼耗能承担;摩擦承压比和摩擦系数对能量响应有重要影响,存在最优取值区间;地震能量响应受地震动特性影响较大。     

基于小波变换的层间隔震结构地震响应分析

利用小波多分辨率分析将地震动加速度分解为多频段小波分量,并运用复模态方法推导其计算层间隔震体系在地震作用下的动力响应公式,讨论各频段地震信号及结构响应的能量分配。同时利用小波时频工具分析地震动能量在时频域内的分布对层间隔震结构响应的影响,进而为考察地震动非平稳性对层间隔震结构非线性分析的影响提供方法。利用小波分析的以上优势,对一典型层间隔震结构分别进行弹性和弹塑性分析,结果表明弹性体系在地震作用下的响应可由该地震波各小波分量的响应叠加而得,地震动能量在时间上的集中会对层间隔震结构响应产生不利影响。     

楼板隔震消能结构的振动台试验研究

用同一个单层钢框架结构模型,分别做成传统结构体系和楼板隔震消能结构体系。模型在每一种结构体系下分别做模拟地震振动台试验,先后在x向按7度小震和大震烈度输入E l Centro波、Taft波和天津波,比较单层钢框架模型在两种结构体系下的地震反应。试验结果表明,采用楼板隔震消能结构体系能够显著减小结构的加速度反应和底部剪力反应。     

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。     

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。     

基于能量的高层建筑分段隔震体系参数优化

针对带转换层复杂高层建筑抗震性能较差的缺点,提出新型的分段隔震体系.本文从随机振动理论和能量平衡原理出发,建立了基于能量的分段隔震结构被动控制参数优化方法.通过MATLAB编程对算例进行多工况参数分析,获得了控制参数对隔震层与地震总输人能量的比值的影响规律:中间隔震层位于结构中部附近时,存在最优频率比和阻尼比使得隔震层...     

Experiment and analysis of a leverage‐type stiffness‐controllable isolation system for seismic engineering

Owing to the fixed design parameters in traditional isolation systems, the optimal isolation performance may not always be achieved when a structure is subjected to a nondesign earthquake. At the same time, even though an active isolation system (AIS) can offer a better reduction for different seismic waves, in practice the control energy required still constrains its application. To solve this problem, a novel semi‐active isolation system called the Leverage‐type Stiffness Controllable Isolation System (LSCIS) is proposed in this paper. By utilizing a simple leverage mechanism, the isolation stiffness and the isolation period of the LSCIS can be easily controlled by adjusting the position of the pivot point of the leverage arm. The theoretical basis and the control law for the proposed system were first explained in this work, and then a shaking table test was conducted to verify the theory and the feasibility of the LSCIS. As shown in the experiment, the seismic behavior of the LSCIS can be successfully simulated by the theoretical model, and the isolation stiffness can be properly adjusted to reduce the seismic energy input in the LSCIS system. A comparison of the LSCIS with the other systems including passive isolation and AISs has demonstrated that based on the same limitation of base displacement, better acceleration reduction can be achieved by the LSCIS than by any of the other isolation systems. In addition, the control energy required by the LSCIS is lower than that for an AIS using the traditional LQR control algorithm. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

基础隔震结构的耗能分析

采用Bouc-wen模型，利用状态空间迭代法，对基础隔震结构进行了多质点的弹塑性时程分析，并根据此结果，利用能量方程，求得隔震结构的各项能量，绘制了各能量项时程曲线。以一实际工程为例，求得隔震结构的各项耗能情况，说明了基础隔震结构以减少地震输入和隔震层滞回耗能来减小对上部结构的损坏。     

可控消能减震原理及结构分析

本文介绍一种新的减震结构体系及其分析方法。这种结构体系的减震系统由控制装置及耗能装置组成，控制装置根据结构反馈的相关信号，在回头点处启动耗能装置，耗散大量地震能量，属于半主动控制范畴。试验及理论分析表明，这种结构体系的减震效果良好，能够将结构的地震位移反应降低５０％以上。本文介绍了这种结构体系的减震工作原理、数学模型、理论分析方法及算例，并给出了相应的结论。     

基础隔震结构的减震耗能特性分析

根据基础隔震理论,在钢筋沥青隔震礅的基础上,提出一种新型钢结构隔震礅,设计和制作了缩尺房屋模型,并对其进行振动台试验。通过对隔震结构模型的动力特性、地震响应及能量平衡分析,绘制试验过程中的加速度及能量时程曲线,研究钢隔震礅应用于低层框架结构的减震耗能能力。大量工程实例可以看出该隔震礅隔震效果显著,制作简单、价格低廉、耐久性好,适于在广大村镇地区低层框架结构中推广使用。试验表明:隔震结构模型在不同的地震作用下,加速度折减系数处在0.24~0.51之间,且结构的阻尼耗能在振动台试验中占总输入能量的60%~70%,对结构耗能起主导作用,说明该基础隔震装置不仅具有较好的减震耗能特性能,对于控制隔震层的位移也有好的效果。     

地震动速度脉冲对巨型结构体系地震响应影响研究

以巨-子结构抗震体系、隔震体系以及智能隔震体系为研究对象,选择4组具有速度脉冲特性的实际地震动加速度记录及人工模拟的具有相同加速度反应谱而无速度脉冲的地震动时程分别作为地震动输入,采用数值分析方法分别计算在有、无速度脉冲的地震动激励下三种结构体系的地震响应,探讨地震动的速度脉冲对巨型结构体系在不同控制策略下地震响应的影响。研究结果表明:三种结构体系在速度脉冲型地震动作用下的地震响应大部分要大于无速度脉冲型的地震响应,近断层地震动的速度脉冲对巨-子结构抗震体系、隔震体系以及智能隔震体系的地震响应均有一定的不利影响。智能隔震体系对速度脉冲地震动较为敏感,但能有效地减小隔震层位移。     

Optimal energy‐based seismic design of non‐conventional Tuned Mass Damper (TMD) implemented via inter‐story isolation

Inter‐story isolation, an effective strategy for mitigating the seismic risk of both new and existing buildings, has gained more and more interest in recent years as alternative to base isolation, whenever the latter results to be impractical, technically difficult or uneconomic. As suggested by the name, the technique consists in inserting flexible isolators at floor levels other than the base along the height of a multi‐story building, thus realizing a non‐conventional Tuned Mass Damper (TMD). Consistent with this, an optimal design methodology is developed in the present paper with the objective of achieving the global protection of both the structural portions separated by the inter‐story isolation system, that is, the lower portion (below the isolation system) and the isolated upper portion (above the isolation system). The optimization procedure is formulated on the basis of an energy performance criterion that consists in maximizing the ratio between the energy dissipated in the isolation system and the input energy globally transferred to the entire structure. Numerical simulations, performed under natural accelerograms with different frequency content and considering increasing isolation levels along the height of a reference frame structure, are used to investigate the seismic performance of the optimized inter‐story isolation systems. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

单层工业厂房-TMD减震控制系统研究

提出了采用质量调谐减震控制技术对厂房结构进行减震控制的方法。利用屋盖系统作为附加质量,屋盖支座采用夹层橡胶隔震垫,建立了厂房-TMD系统模型,并用非线性时程分析法对其进行了多种地震动激励下的计算分析,探讨了厂房-TMD减震体系减震效果的参数影响及减震机理。结果表明,采用质量调谐减震技术对单层工业厂房进行减震是一种有效的方法。