不同支座布置下组合基础隔震结构能量反应分析

通过对5种不同支座布置方案的组合基础隔震结构施加不同场地条件下的双向水平地震波,研究了场地类别和地震波加速度峰值及支座布置方式对结构总输入能量的影响,并进行了耗能分析。结果表明,随着地震波峰值的增大,结构总输入能量增大;相同地震峰值条件下,场地土越软,总的输入能量越大;组合隔震结构应用于软土场地时隔震层滞回耗能比更大,隔震效果更好;组合隔震结构两种支座中选择分散布置方案时,隔震层耗能比更大,隔震效果优于支座集中布置方案。     

隔震换能结构体系的能量分析

将换能器安装在隔震结构的隔震层处,由结构和换能装置构成隔震换能结构体系,它既可以将地震输入给结构的部分能量转换成液压能,实现地震能量的转换,又能减小隔震层的水平位移,降低对隔震层的技术要求,降低造价。本文详细研究地震输给隔震换能结构体系的能量在体系各部分的分配,并与普通隔震结构对比,从能量的角度揭示隔震换能体系的换能控制原理。     

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。     

基于能量原理的阻尼器隔震结构地震响应预测

建立在地震作用下设置阻尼器的基础隔震结构在最大地震响应时刻的能量平衡方程,给出了结构隔震支座和阻尼器的能量表达式,演算了基于能量平衡的设置阻尼器的基础隔震结构的地震响应预测式.选用人工地震波和天然地震波,利用时程分析法的解析值验证了地震响应预测式的精度,比较研究了仅设置粘性阻尼器和同时设置粘性阻尼器和滞回阻尼器的基础隔震结构的抗震性能.研究表明:对于不同的输入地震波,能量法的地震响应预测值包络了多数时程分析的结果,能较好地预测基础隔震结构的地震响应值.在基础隔震结构设计中,建议在隔震层同时设置粘性阻尼器和滞回阻尼器,粘性阻尼器的阻尼比在0.3 ～0.4之间.     

波浪对Ekman层的能量输入

基于海洋Ekman层流速剖面结构受波浪影响的3点观测事实,研究了波浪对Ekman层的机械能输入,在常涡粘系数的假定下得到了波浪对Ekman层能量输入的解析表达式．研究结果表明,海洋Ekman层的机械能输入包括两部分：一是风应力对Ekman层的直接能量输入,其受波浪的影响：二是波浪对Ekman层的能量输入,其与风应力、波浪参数和波向与风应力的相对方向有关．估计了波浪对Ekman层能量输入的大小,结果显示,在中高风速和中高纬度条件下,波浪对Ekman层的能量输入与不考虑波浪影响的Ekman层风能输入相比较可达10％以上,在绕极流区可达20％以上;在波浪方向与风应力方向不一致时波浪的能量输入更为显著．给出了波浪对非定常Ekman层能量输入的计算公式．研究结果在研究海浪的大尺度效应方面有启示意义．     

罕遇地震下村镇建筑复合隔震系统的地震响应特征及设计参数

为研究罕遇地震下复合隔震村镇建筑的地震响应特征及设计参数,采用ABAQUS有限元软件建立了复合隔震结构、滑移隔震结构、砂垫层隔震结构以及传统的砌体结构四种模型,通过对比4种模型在不同滑移层摩擦系数及不同地震烈度下的加速度、位移及底部剪力等动力响应差异,得出复合隔震体系的地震响应特征及主要设计参数。结果表明:复合隔震体系具有最优的隔震效果,且滑移层摩擦系数越小,地震烈度越大,隔震效果越好。根据预设40%隔震率的要求,确定出不同抗震设防烈度区的滑移层摩擦系数取值范围。     

抗震与减震结构的能量分析方法研究与应用

本文总结了抗震,减震结构能量分析方法的研究及其在设计中的应用情况,包括能量垢要领和原理,结构能量反应方程的建立、地震动总输入能量及结构各部分能量的分析,计算方法及其影响因素,并对能量分析方法与设计方法在抗震,隔震及耗能减震结构体系中的应用做了介绍,提出了该方法在今后研究与应用中应注意的若干问题。     

村镇滑移隔震建筑瞬时摩擦耗能的参数敏感性分析

给出了村镇滑移隔震建筑瞬时摩擦耗能的概念,并以此概念为响应指标。通过极差大小的对比,分析了该响应指标对刚度比、第二阶段刚度系数、隔震层屈服位移、隔震层摩擦系数、系统质量比和上部结构自振周期六个参数变化的敏感程度,阐述了上述系统参数对瞬时摩擦耗能这一响应指标的影响规律。研究表明:场地条件和地震动幅值大小对瞬时摩擦耗能均有显著影响;在所考虑的参数范围内,上部结构自振周期总是对瞬时摩擦耗能有较为显著的影响,摩擦系数对瞬时摩擦耗能的影响跟场地条件有关,Ⅰ类场地条件中摩擦系数对瞬时摩擦耗能影响不显著,而Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类场地条件中,摩擦系数对瞬时摩擦耗能的影响则非常显著;隔震层屈服位移、刚度比和第二阶段刚度系数总得来讲对瞬时摩擦耗能影响不显著,质量比对瞬时摩擦耗能影响居中。     

基于能量反应的地震动输入选择方法讨论

输入地震波的合理选择是影响结构时程分析结果可信度的重要因素。已有的最优双指标选波方案没有考虑地震动的持时和能量分布的影响。文中考虑地震动持时这一影响结构弹塑性反应的重要因素,以抗震结构的能量反应规律为基础讨论输入地震波选择问题,建议以地震动弹性总输入能反应作为补充指标的选波方案。     

基础隔震结构的能量设计方法

本文以能量分析方法为基础,解释了基础隔震结构体系的能量设计原理和设计准则。根据作者建立的标准能量设计反应谱曲线,结合我国现行的抗震设计规范,建立了基础隔震结构体系的能量设计方法,通过能量平衡关系对隔层的变形反应进行预测．最后通过算例说明能量设计方法具有一定的可靠性,为该类体系的进一步推广奠定了基础。     

钢筋混凝土框架结构耗能分析

本文从能量的观点,利用CANNY程序对普通钢筋混凝土框架结构进行了分析.通过对3种不同框架结构在不同地震动(31条)输入下的能量反应分析,研究了滞回耗能及阻尼耗能与总输入能的关系.针对本文模型的计算结果,给出了滞回耗能与总输入能关系的表达式,并初步探讨了其影响系数.研究表明,滞回耗能及阻尼耗能与总输入能之间有良好的线性关系.     

大厚度黄土地区单击夯击能影响强夯加固效果的试验研究

针对黄土丘陵地区高填方下大厚度黄土地基强夯加固参数及效果开展了系列试验研究,分析了强夯前、后各试验区平均夯沉量和土体主要物理力学指标的变化规律,并给出6 000、8 000、10 000、12 000 kN·m能级条件下强夯加固的夯点中心距、击数、有效加固深度等主要参数,在此基础上确定了强夯有效加固深度的估算方法。试验结果表明,加固后黄土的孔隙比、干密度和湿陷系数可作为强夯加固效果的评价指标;强夯处理后地基土的物理力学指标在满足设计要求时其下限深度即为有效处理深度;在湿陷性大厚度黄土地区,以夯点土和夯间土湿陷性均消除的地基土下限深度可作为有效处理深度。     

钢筋混凝土框架抗震结构地震能量分布及耗散研究

基于能量平衡原理,对多层钢筋混凝土框架结构的地震输入能量的分布及耗散规律进行了研究。选用8条天然地震波和2条人工波,运用Perform-3D软件,对多层钢筋混凝土框架结构模型在7度罕遇地震作用下的弹塑性能量进行数值仿真计算。计算了钢混框架结构在不同地震波下的地震总输入能量、滞回耗能、阻尼耗能以及滞回耗能占总耗能的比例时程,分析了地震能量在各分量中的分布及分配规律;分析了阻尼比和延性比对地震输入能量的影响,确定了滞回耗能随阻尼比和延性比的变化规律;研究了钢筋混凝土框架结构梁柱构造和竖向侧移刚度变化对地震输入能及其分量的影响,确定了多层钢筋混凝土框架结构滞回耗能沿竖向的分布规律及沿横向在框架构件中的分配,研究了框架结构存在薄弱层情况下的滞回耗能的分布规律。揭示了多自由度钢筋混凝土框架结构地震输入能量及其分布规律,可为基于能量平衡原理的抗震设计理论在工程实际中的运用提供有益的参考。     

长联大跨摩擦摆支座隔震连续梁桥多维地震反应分析

结合长联大跨连续梁桥的特点,以1座(65+123+156+123+10×90+55)m长联大跨摩擦摆支座隔震连续梁桥为背景,建立了全桥三维有限元模型,运用非线性时程分析法,分析了地震动输入模式、地震动强度、摩擦摆支座参数对该桥内力、位移和能量响应的影响。研究结果表明:(1)长联大跨连续梁桥布置摩擦摆支座,可有效延滞固定墩顶有效主梁质量效应,实现全桥协同抗震。大部分地震能量可通过支座滞回耗能散耗,大幅降低了该桥固定墩地震能量耗散需求。(2)长联大跨连续梁桥减隔震设计中,建议采用水平单向+竖向地震组合进行内力设计,采用三向地震组合进行位移设计。(3)强震作用下,支座摩擦因数取0.029~0.034时该桥隔震性能最优。     

钢筋砼摩擦耗能支撑框架结构的单元刚度和力学模型分析

为研究钢筋砼摩擦耗能支撑框架结构的动力反应性能 ,对其中的摩擦耗能器单元和框架杆单元的单元刚度和力学模型做了分析。钢筋砼摩擦耗能支撑单元由支撑杆单元和钢板—橡胶摩擦耗能器单元组成 ,支撑单元可取空间杆单元 ,摩擦耗能器单元为平面应力矩形单元。摩擦耗能器单元的剪切恢复力曲线为理想的弹塑性曲线 ,根据耗能器单元的力学模型 ,可确定其在每一时刻的刚度 ;框架结构空间杆单元的恢复力模型采用双线型模型 ,根据杆单元的力学模型 ,可确定其在每一时刻的刚度。并利用所编制的程序对十层单榀两跨空间普通框架和摩擦耗能支撑框架在地震作用下进行了弹塑性反应时程分析 ,结果表明耗能支撑框架的顶层最大位移明显小于普通框架     

新型扇形盘式消能器减震性能参数分析

提出了一种新型扇形盘式效能器(fanshaped disc-type energy dissipator,FDED),阐明了其原理、特点,导出其设计要点和设计理论,采用数值方法分析了FDED的减震性能,研究不同设计参数对FDED减震性能的影响。结果表明:FDED设计原理可行,减震机理明确,其转盘式的构造可起到有效的位移放大效果,使得消能器在小激励位移下发挥耗能作用;FDED具有明显的双线性恢复力特性和稳定的耗能性能,等效黏滞阻尼系数可达50%以上;阻尼件中橡胶硬度的改变对FDED初始刚度的影响不敏感,但对FDED屈服后刚度和等效黏滞阻尼系数的影响较为明显。随着橡胶硬度的增大,FDEDE的屈服后刚度上升,等效黏滞阻尼系数降低;保持阻尼层中橡胶层的总厚度不变,通过增减叠层钢板改变单层橡胶层的厚度对于调整FDED的减震性能影响不大;调整铅芯直径的大小主要影响FDED的屈服力和耗能性能。随着铅芯直径的增大,FDED的屈服力也增大,耗能能力逐渐提高。     

公路简支梁桥的地震能量响应分析

利用有限元软件SAP2000建立了某公路简支梁桥的有限元模型,以7条典型强震记录为输入,研究了公路简支梁桥的地震能量响应及其分配规律。结果表明:①地基柔性效应对公路简支梁桥的地震能量响应及其分配规律的影响较小;②当场地土质变软时,地震总输入能、结构阻尼耗能和结构阻尼耗能比均呈递增趋势,而结构滞回耗能和结构滞回耗能比则不断减小,即地基土体作为桥梁动力系统的一部分,增大了系统阻尼,并分担了部分非弹性变形;③随着PGA增大,输入结构的地震能量也增加,导致塑性铰的非弹性变形增加,即结构滞回耗能和结构阻尼耗能增大。     

Performance evaluation of a novel rotational damper for structural reinforcement steel frames subjected to lateral excitations

In this study,a novel rotational damper called a Rotational Friction Viscoelastic Damper(RFVD) is introduced.Some viscoelastic pads are added to the Rotational Friction Damper(RFD) in addition to the friction discs used in this conventional device.Consequently,the amount of energy dissipated by the damper increases in low excitation frequencies.In fact,the input energy to the structure is simultaneously dissipated in the form of friction and heat by frictional discs and viscoelastic pads.In order to compare the performance of this novel damper with the earlier types,a set of experiments were carried out.According to the test results,the RFVD showed a better performance in dissipating input energy to the structure when compared to the RFD.The seismic behavior of steel frames equipped with these dampers was also numerically evaluated based on a nonlinear time history analysis.The numerical results verifi ed the performance of the dampers in increasing the energy dissipation and decreasing the energy input to the structural elements.In order to achieve the maximum dissipated energy,the dampers need to be installed in certain places called critical points in the structure.An appropriate approach is presented to properly fi nd these points.Finally,the performance of the RFVDs installed at these critical points was investigated in comparison to some other confi gurations and the validity of the suggested method in increasing the energy dissipation was confi rmed.     

Analysis on the Seismic Response of Soil Slopes Based on the Multi-point Input Method

In general, the seismic response analysis in earthquake engineering assumes that the vibration parameters of the target and the contact surface of the external media are identical, i. e., single point input. However, earthquake energy has an attenuation phenomenon in wave propagation, so a wide range of soil slopes and the external medium contact surface of different input points on motion are not identical. If we consider single point input only, it may not correspond with reality, so it is necessary to carry out research on multi-point input methods. Based on the 2-D slope model, single-point input and multi-point input are performed respectively to analyze and compare their similarities and differences in the perspectives of the characteristics of seismic response of soil layer and plastic zone distribution to provide a reference for the seismic design of slopes. The results show that in the perspective of soil seismic response analysis, the peak acceleration output and peak velocity output under multi-point input are greater than the peak values under single point input at the same monitoring point, the peak appearing time is also earlier than that of the single point input; in terms of the plastic zone distribution, the multi-point effect is manifested as the presence of more obvious tensile shear failures; in the perspective of safety coefficient, the safety coefficient under each multi-point input is smaller than that of single point input, a difference of about 7% or so. In summary, multi-point input is more reasonable and practical than single point input, so multi-point input should be considered in seismic design.