施工过程中隔震层钢筋砼梁变形初步分析

以某隔震工程隔震层梁出现裂缝为研究背景,运用有限元分析软件SAP2000对隔震结构和非隔震结构进行了施工过程模拟,分析对比了两种结构在施工过程中隔震层钢筋砼梁的内力和变形规律,对隔震层梁裂缝形成的原因进行了分析,并运用有限元分析软件ANSYS对该原因下梁的裂缝进行了数值模拟.结果表明隔震层梁出现的裂缝是由施工荷载、温度变化和混凝土收缩共同作用引起的:建筑物施工期间结构刚度尚处在成长阶段,受到支撑变形、温度变化和混凝土收缩等不利作用对结构长期性能和耐久性产生负面影响.对于两种结构,常规算法由于不考虑框架的生成和加载历史,算得的内力值均偏小;而隔震结构偏小的幅度更大,因而更危险.计算同时表明,在结构施工过程中,各层梁当拆除其支撑、模板和浇筑其上一层时,其内力达到最大值;其中隔震层梁内力最大,为隔震结构在施工中的薄弱部位.给出了对其加强保护的施工建议.     

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。     

基础隔震结构考虑摆动的振动控制研究

在基础隔震结构中,当上部结构层间刚度相对较小、垂直荷载较大,且采用的叠层橡胶垫的橡胶总厚度较大时,隔震支座不仅要产生水平变形,同时也会产生竖向变形,导致上部结构产生摆动.文中推导了基础隔震结构考虑摆动的运动和控制方程,分析研究了摆动对基础隔震结构的振动控制影响.研究结果表明:基础隔震结构的摆动对控制有一定影响;隔震层转动刚度、阻尼和上部结构垂直荷载对基础隔震结构考虑摆动的振动控制有明显影响.     

不规则性对基础隔震结构抗连续倒塌性能影响研究

为研究基础隔震结构抗连续倒塌性能,以备用荷载路径法为基础,采用静力非线性Pushdown方法和静力线性方法对一栋典型的收进式竖向不规则钢筋混凝土基础隔震结构进行分析,从备用荷载路径的抗连续倒塌机制和需求能力比两个角度研究竖向不规则钢筋混凝土基础隔震结构的抗连续倒塌性能,为基础隔震结构抗连续倒塌设计提供参考;为进一步研究结构布置形式不规则性以及裙楼和塔楼层数变化对竖向不规则基础隔震抗连续倒塌性能的影响,分别建立塔楼布置不同、裙楼与塔楼层数变化的模型进行对比研究。研究表明:除角柱失效工况自身无法产生悬链线机制外,其余底层框架柱失效工况中备用荷载路径在整个推覆倒塌过程中均表现出明显的悬链线机制;当隔震支座失效时,由于隔震层水平刚度小,相邻支座无法提供足够的侧向约束作用而难以形成明显的悬链线机制;增加结构冗余度和备用荷载路径中参与荷载传递的构件数量可以有效提高剩余结构抗连续倒塌能力;除角柱和角支座外,隔震支座失效工况DCR值普遍大于对应位置底层框架柱失效工况,备用荷载路径中某些构件的失效风险相对较大。     

基于隔震结构Benchmark模型的隔震层刚度分布分析研究

在隔震结构Benchmark模型的基础上,建立了相应的动力反应计算方法及计算程序,并在理想化隔震层刚度布置的情况下研究了隔震层水平刚度分布对基础隔震结构地震响应的影响.通过针对Benchmark模型设计的3种隔震方案的计算结果比较表明:当隔震层刚度中心靠近结构质心时,能显著降低结构的扭转反应,但同时增大了水平位移分量.文中在隔震结构Benchmark模型上建立的计算方法和结论为隔震体系计算和隔震方案设计提供了可靠的依据和途径.     

低硬度大直径橡胶隔震支座竖向荷载作用下钢板应力研究

采用大型通用有限元程序,对低硬度大直径橡胶隔震支座在竖向荷载作用下的基本性能进行了精细有限元分析。分析了在竖向荷载作用下支座上下封板、内部钢板的各种应力分布,以及支座顶部是否施加竖向同位移约束、支座孔径比、橡胶材料G值、内部单层橡胶厚度与内部单层钢板厚度之比对支座内钢板受力的影响。结果表明,内部钢板最大Mises应力、最大径向水平正应力约为支座竖向压力的4倍、2.5倍;支座顶部是否施加竖向同位移约束对支座用钢板内力影响较大,特别是支座上封板;橡胶G值的变化对内部钢板受力基本没影响;支座孔径比对靠近孔边缘部分内部钢板应力不均匀性分布影响较大;内部单层橡胶厚度与内部单层钢板厚度的比值对内部钢板的Mises应力、径向正应力、环向正应力影响较大,但对其竖向正应力基本没影响。     

基础隔震结构高宽比限值研究

根据结构变形特点,提出基于Timoshenko理论的基础隔震分布参数体系模型,推导隔震结构高宽比限值计算公式,分析各参数对隔震结构高宽比限值的影响规律。分析表明,隔震结构和非隔震结构基本周期比值在一定范围内变化时,剪力系数、弯矩系数与周期比呈稳定曲线关系;高宽比限值随结构宽度方向布置支座个数增加而降低;在隔震支座总面积确定时,选择大直径隔震支座大间距布置方式可提高隔震层变形能力及高宽比限值;高宽比限值受竖向地震作用影响较小,随竖向地震系数增大高宽比限值略有降低;降低隔震层刚度、增大隔震层阻尼可提高结构高宽比限值;容许支座出现拉应力可在一定程度上提高结构高宽比限值。最后结合20层框剪结构工程算例,验证隔震结构高宽比限值公式的有效性。     

平面非规则隔震结构性能参数对地震反应的影响

本文提出了考虑内部刚度分布层单元构造方法。该法将楼板视为剪切弯曲深梁,并用单元平均刚度、刚度偏心距和弹力半径来构造侧移刚度分布。以U型和L型结构为算例,用反应谱方法和时程分析方法计算分析了隔震体系性能参数对非规则结构的局部变形的影响。     

摩擦-碟簧三维复合隔震支座的性能试验研究

对适用于大跨结构的摩擦-碟簧三维复合隔震支座进行了振动台试验研究,该支座在水平向和竖向分别采用摩擦滑移装置和碟型弹簧隔震。在水平向,试验重点测试了简谐激励和地震动激励下支座的滞回性能,考察了竖向荷载变化及地震动强度对隔震性能的影响,以期为建立水平隔震理论模型提供依据;在竖向,对碟型弹簧的等效阻尼比和等效刚度进行了测试,研究了竖向预压荷载和动力荷载对竖向滞回性能的影响。结果表明,复合隔震支座在水平向和竖向均具有较好的滞回性能,竖向等效阻尼比在0.10～0.15间,且随着预压荷载的增加而增大。     

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。