双向耦合地震作用下滑移隔震结构振动控制及其优化研究

目前,滑移隔震结构的分析通常只考虑水平地震动而不考虑竖向地震动的影响,有关多向地震动及其相关性的研究也很少。水平与竖向地面运动具有相关性,从而影响控制效果,因此对双向耦合地震作用下滑移隔震结构模型的理论进行研究,建立动力分析模型并得出运动微分方程。以6层滑移隔震结构为例,对其进行地震反应分析。研究表明,在考虑竖向地震作用的情况下,滑移隔震结构也具有良好的控制作用,但是竖向地震作用的存在使结构的地震反应有不同程度的增加,其增量随着竖向地震作用的增加而增加。因此,在高烈度地区的滑移隔震结构应该考虑竖向地震作用对结构的影响。建立滑移隔震装置的参数优化设计模型,采用IHGA程序对结构的重要参数进行优化设计。结果表明,滑移隔震结构在各种工况下的各项地震反应均得到更好的控制。     

基于神经网络的滑移隔震结构智能半主动控制

考虑上部结构的刚度和阻尼,使用神经网络控制算法计算基底摩擦力的大小,研究了滑移隔震结构的半主动控制。对计算实例的分析表明,通过半主动控制的滑移隔震结构不但具有较好的隔震效果,且能有效地减小基底的最大滑移量及残余位移。为对比各种控制方法的控制效果,文中还利用Bang-Bang控制和瞬时最优控制算法对滑移隔震结构进行了半主动控制。对比分析表明,基于神经网络控制算法的控制效果优于其它控制算法,具有反馈量少,稳健性强等特点。     

摩擦隔震结构中不同摩擦力模型在地震作用下结构响应分析

本文选用两种摩擦力模型来分析隔震结构的地震响应，运用newmark方法推导了隔震结构采用库仑摩擦力模型在地震作用下结构响应的计算公式。并编程计算了实例，进行了综合分析，得出质量比、摩擦系数对隔震效果的影响；并给出在其他结构参数相对稳定的条件下，滑移面摩擦系数的取值范围。     

复合隔震结构高宽比限值研究

复合隔震结构是将夹层橡胶支座与摩擦滑移支座并联组合在一起作为隔震层的基础隔震结构。文中对复合隔震结构的高宽比限值进行了研究,推导出了简化的计算公式。同时分析了摩擦系数、摩擦滑移支座承载系数、地震动强度、地震波特性等因素对结构高宽比限值的影响及其规律,得出了一些有益的结论,为复合隔震结构的设计提供了一些参考。     

滑移隔震结构设置连接摩擦阻尼器的地震反应研究

针对罕遇地震作用下,滑移隔震结构滑移量过大控制力不足的问题,提出了带有连接部件,控制滑移隔震结构过大滑移量的被动控制装置-连接摩擦阻尼器。研究滑移隔震结构附加连接摩擦阻尼器时的地震反应情况,并通过实际算例分析表明:滑移隔震结构附加连接摩擦阻尼器能够在不削弱滑移隔震支撑对中小地震控制效果的基础上,有效地控制大震以及罕遇地震作用时,隔震层的最大滑移量和上部结构的响应加速度。验证了滑移隔震结构附加连接摩擦阻尼器的有效性和适用性。     

农居结构隔震技术研究现状

从地基隔震、基础隔震和混合隔震三类隔震技术3个方面分别阐述了农居结构隔震技术的国内外研究现状。重点介绍了常用的摩擦滑移隔震技术以及隔震滑移位移问题;针对农居工程建设的现状,提出了几个亟待解决或需进一步研究完善的问题。可为从事该研究和设计工作的相关人员提供一定的参考。     

砌体结构并联复合隔震建筑有限元分析

本文以某六层砌体橡胶隔震支座与摩擦滑移支座的并联复合隔震结构为例,运用有限元分析程序,对该建筑的一般抗震结构和并联复合隔震结构分别进行了地震作用下的有限元时程分析,结果显示:并联复合隔震结构能够降低上部结构的地震反应,提高建筑物的抗震能力,有明显的隔震、减震效果.     

层间滑移隔震结构地震作用有限元分析

将二硫化钼作为摩擦材料设计出一种带限位器的滑移隔震支座。根据多层框架结构变形的特点,给出适用于滑移框架隔震结构的计算模型,推导出层间滑移隔震结构的运动方程。运用SAP2000有限元软件建立一层间滑移框架隔震结构的有限元模型,对比分析El Centro地震波下摩擦系数和隔震层位置不同时隔震结构的地震反应。结果表明,上部结构的动力反应随摩擦系数的增加而不断增大,滑移隔震结构的减震效果逐渐减弱,但隔震层的滑移量却在不断减小;摩擦系数的选取应综合考虑减震效果和隔震层滑移量两个因素。随着隔震层的增高,结构的加速度反应和层间位移反应整体上呈增大趋势,隔震效果不断减弱,且隔震层的加速度值下部层比上部层要大得多,一层隔震和三层隔震时的变形主要集中于隔震层,而五层隔震时结构层间位移并未出现突变,说明隔震层设置在较高位置处对结构体系的影响较小。     

铅芯橡胶支座隔震钢框架结构体系振动台模型试验研究

设计并完成了铅芯橡胶支座隔震钢框架结构体系的振动台模型试验,研究刚性地基上隔震结构体系的动力特性和隔震效果,为进一步开展考虑土-结构相互作用的隔震结构体系振动台模型试验提供数据对比。试验结果表明:刚性地基上隔震结构体系具有良好的隔震性能,隔震效果显著,输入地震动的频谱特性和加速度峰值对隔震结构的隔震效率影响较大。     

底框砌体滑移隔震结构的优化设计研究

针对底层框架砌体滑移隔震结构的特点，构建了系统的优化设计数学模型；通过计算分析，探讨了地震作用下结构的优化设计问题；给出了结构最大地震反应随设计参数的变化规律和设计变量的优化解。     

新型滑移隔震结构模型的振动台试验研究

利用实体软钢棒作为消能限位装置,将一种摩擦性能优良的二硫化钼材料作为隔震支座的滑移材料,提出并制作了一种可以应用于框架结构既能隔震又可以消能的新型摩擦滑移隔震装置。探讨了其设计方法和应用方法,并对安装了该新型摩擦滑移隔震装置的一相似比为1:5的5层框架结构模型进行了振动台试验,测试了框架结构在单向地震波作用下的地震反应规律,分析了摩擦滑移隔震结构的加速度反应、层间剪力反应、隔震层滑移量及隔震层剪力的变化规律。结果表明:一般情况下当设防烈度为8度,Ⅱ类场地时,该隔震结构的加速度响应可降低50%左右,层间剪力响应可降低50%左右,减震效果比较明显。另外,只要确定合理的构造方案和实施方案,这种新型摩擦滑移隔震装置就能满足框架结构的隔震减震要求,可应用于实际工程结构中。     

某首层柱顶隔震结构动力特性测试研究

为了达到隔震设计的目的并检验隔震层的工作性能,测试分析了采用首层柱顶隔震技术的某五层框架结构在环境激励和初位移条件下的动力特性,得到了结构的前3阶自振特性如自振频率、振型和阻尼比;分析了初位移条件下隔震层的自由衰减曲线和滞回性能.结果表明:环境激励条件下,隔震结构与非隔震结构动力特性相近,隔震结构在正常使用状态下具有足...     

A comparative study of performances of various base isolation systems,part II: Sensitivity analysis

A series of numerical experiments on the performance of different base isolation systems for a non-uniform shear beam structure is carried out. Several base isolation systems are considered and the peak relative displacements and the maximum absolute accelerations of the base-isolated structure and its base raft under a variety of conditions are evaluated. Several sensitivity analyses for variations in properties of the base isolator and the structure are carried out. A number of different earthquake excitations are also used in the study. The results show that performances of the base isolation systems are not sensitive to small variations in their natural period, damping or friction coefficient. The presence of a frictional element in the isolators reduces their sensitivity to severe variations in frequency content and amplitude of the ground acceleration. In particular, the resilient-friction base isolators with or without sliding upper plate perform reasonably well under a variety of loading conditions. The rubber bearing type, however, leads to the lowest peak transmitted accelerations for moderate intensity earthquakes.     

Experimental Investigations on Laminated Rubber Bearings

Increasing application of base isolation as a seismic protection method has subsequently increased its analytical and experimental studies. Being the most critical part of the base isolated buildings, accurate evaluation of structural properties and precise modeling of isolation devices is of utmost importance in predicting the response of the buildings during the earthquakes. This technical note is concerned with experimental study on laminated rubber bearings. Free vibration and harmonic base excitation tests are performed on a three-storey building model to evaluate the properties of the structure, efficiency of the system, and effect of base excitations. It is found that these experimental methods can effectively be used for this purpose.     

Approximate analysis methods for asymmetric plan base‐isolated buildings

An approximate method for linear analysis of asymmetric‐plan, multistorey buildings is specialized for a single‐storey, base‐isolated structure. To find the mode shapes of the torsionally coupled system, the Rayleigh–Ritz procedure is applied using the torsionally uncoupled modes as Ritz vectors. This approach reduces to analysis of two single‐storey systems, each with vibration properties and eccentricities (labelled ‘effective eccentricities’) similar to corresponding properties of the isolation system or the fixed‐base structure. With certain assumptions, the vibration properties of the coupled system can be expressed explicitly in terms of these single‐storey system properties. Three different methods are developed: the first is a direct application of the Rayleigh–Ritz procedure; the second and third use simplifications for the effective eccentricities, assuming a relatively stiff superstructure. The accuracy of these proposed methods and the rigid structure method in determining responses are assessed for a range of system parameters including eccentricity and structure flexibility. For a subset of systems with equal isolation and structural eccentricities, two of the methods are exact and the third is sufficiently accurate; all three are preferred to the rigid structure method. For systems with zero isolation eccentricity, however, all approximate methods considered are inconsistent and should be applied with caution, only to systems with small structural eccentricities or stiff structures. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

基础隔震建筑混合控制的变结构趋近律方法

本文对叠层胶支座基础震建筑的混合振动控制问题进行了研究。利用控制律设计的变结构趋近律方法,给出了相应的闭环控制律表示式。     

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。     

一种推荐讨论的保护体系——柔性地下层和滑动摩擦的综合体系(英文)

本文提出一种柔性地下层和一个滑动摩擦表面相结合的新隔震体系供大家讨论。从分析上看,它比单纯的基础滑动和柔性首层的体系有明显优越性。对这种体系,我们推导了相应的数值计数方法并给出了初步计算实例。其结果表明,这种体系对减轻结构在地震中的反应是十分有效的。进一步的分析、试验和试建看来定有益的。