超大型混凝土冷却塔基础隔震与层间隔震性能对比研究

为研究隔震技术对超大型冷却塔抗震性能的影响,以某混凝土冷却塔为研究对象,利用SAP2000分别建立基础隔震与层间隔震的冷却塔有限元模型,开展了结构动力特性分析和非线性时程分析,与非隔震冷却塔相比,对比分析了基础隔震与层间隔震的隔震效果。研究结果表明：基础隔震技术与层间隔震技术均能有效地延长冷却塔结构的自振周期,降低结构地震反应,第一阶自振周期延长至近3倍,整体平动模态提前至前两阶,扭转模态提前至第三阶。对比基底剪力,基础隔震的减震性能略优于层间隔震;对比相对位移,喉部以上,基础隔震与层间隔震的冷却塔减震效果基本相同,喉部以下,层间隔震的减震效果优于基础隔震;对比加速度放大系数,塔筒各位置处基础隔震的减震效果均优于层间隔震,支柱位置处,与非隔震冷却塔相比,基础隔震的加速度略有放大。研究结果可为冷却塔的减隔震分析提供参考。     

层间隔震结构工作机理研究

本文建立了层间隔震结构动力分析模型,对层间隔震结构地震反应的主要影响系数进行了分析。结果表明:在一定的频率比范围内,当隔震层的位置较高时,隔震结构下部位移和上部加速度均显著减小,表现出与TMD相似的工作机理;当隔震层的位置较低时,隔震结构下部位移和上部加速度均变化不明显,其工作机理与基础隔震相似。隔震层的阻尼比对层间隔震结构的减震效果也有较大影响,阻尼比越大,减震效果越好。     

基于复频响应传递函数的巨型框架隔震悬挂结构参数分析

本文针对巨型框架单段隔震悬挂结构采用静力凝聚方法建立了两质点简化计算模型,基于所建立的参数化特征值方程分析了悬挂子结构与主结构间的质量比和频率比对结构体系自振频率的影响。通过相对坐标系下运动方程的拉普拉斯变换建立了结构体系相对位移复频响应传递函数,采用数值计算方法分析了悬挂子结构与主结构间质量比、频率比和悬挂子结构阻尼比对相对位移反应的影响。分析结果表明:频率比较小时,结构体系的一阶频率与悬挂子结构自振频率相当;具有较大质量比或频率比的巨型框架隔震悬挂结构可简化为单质点计算模型;高频区域的减震效果相比低频区域的更加突出;以巨型框架较小相对位移反应为控制目标时,质量比与频率比存在最佳取值范围;增加悬挂子结构阻尼比有利于提高结构体系的减震效果。     

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。     

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。     

巨-子结构智能隔震体系抗震性能研究

针对巨-子结构隔震体系,在隔震层处或子结构顶部与主结构连接处,施加SMA-压电智能复合阻尼器,从而形成巨-子结构智能隔震体系。本文通过限界Hrovat最优控制算法设计了巨-子结构智能隔震体系的半主动控制器,在此基础上,对巨-子结构智能隔震体系进行了Simulink控制效果仿真分析,同时比较了控制装置安装位置的不同对结构控制效果的影响,并与普通隔震结构的减震效果进行了对比。研究结果表明,智能隔震控制1（隔震层加控制装置）和智能隔震控制2（子结构顶部加控制装置）2种控制方案在控制结构的位移方面效果相差不大。总体而言,智能隔震控制2对于控制子结构单元顶部的绝对加速度效果更为显著,但是相对于普通隔震而言,特别是在控制隔震层位移方面2种方案都具有较好的控制效果。实施智能控制可以有效改善巨-子结构被动控制体系的抗震性能,并能降低隔震结构在遭受强震时由于隔震层出现过大位移导致结构倾覆的危险。     

应用新型滑移隔震装置结构的地震反应分析

采用新型固体摩擦滑移材料二硫化钼作为涂层材料,利用实体软钢棒作为限位消能装置,提出了一种应用于框架结构既能消能又能隔震的新型分离式摩擦滑移隔震系统,探讨了其相应的设计和应用方法。采用MTS电液伺服试验系统,对文中研发的新型摩擦滑移隔震装置进行了摩擦系数测定试验,测试了摩擦滑移隔震装置的静和动力摩擦系数,建立了相应的摩擦滑移恢复力模型。采用SAP2000有限元分析软件,分析了某框架结构在抗震时和滑移隔震时的地震反应规律,从结构的加速度反应和层间位移反应、层间剪力反应等方面分析了隔震结构的减震效果。结果表明,新型摩擦滑移隔震装置的减震效果比较明显。一般情况下当场地类别为Ⅱ类,抗震设防烈度为8度时,利用新型滑移隔震结构的加速度反应可降低50%左右,层间位移反应减小明显,层间剪力反应可降低50%左右。另外,只要确定合理的构造以及实施方案,这种装置能够满足框架结构的隔震减震要求,可应用于实际工程结构。     

黏滞阻尼器层间隔震结构振动台试验研究

层间隔震结构是基础隔震结构的发展与延伸,作为一种复杂结构体系,基础隔震结构的工作机理不一定完全适合,延长结构的周期可能无法同时降低上、下部结构的地震响应。此类体系以往的理论及试验研究,隔震层的阻尼多由铅芯橡胶支座提供,采用天然橡胶支座及黏滞阻尼器作为隔震层,进行了层间隔震结构振动台试验研究。设计了一个4层的钢框架模型,依次进行了基础固接、基础隔震、1层顶隔震、2层顶隔震及3层顶隔震的振动台试验研究,测定结构的加速度、层间位移及层剪力系数。试验结果表明:黏滞阻尼器层间隔震结构具有良好的减震效果。建立了层间隔震结构的有限元模型,将有限元分析结果与试验结果进行了对比。     

摩擦摆隔震结构地震反应谱的计算分析

探讨了摩擦摆基底隔震结构的地震反应谱规律。采用上部结构-摩擦摆两质点模型并利用系统振动微分方程，计算绘制了设计参数(质量比、摩擦系数、滑道半径)不同取值下上部结构的绝对加速度、侧向位移和基底水平滑移反应谱。结果表明：摩擦摆系统对刚度较大的上部结构具有良好的隔震效果。摩擦系数对上部结构的加速度反应、层间水平侧移和系统滑移均有较大的影响，质量比的影响次之．而滑道半径仅对系统滑移有较为显著的作用。     

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。     

位移放大型油阻尼器减震结构减震效应分析

针对高层结构在地震作用下层间位移较小,阻尼器性能无法充分发挥的特点,提出一种用于油阻尼器的位移放大装置,可使油阻尼器两端的相对位移放大,提高其产生的阻尼力和耗能能力。以某实际工程结构为背景,基于SAP2000建立其多质点有限元模型,分析两种减震方案在3条地震波作用下的最大层间位移角、基底剪力、加速度放大系数、滞回曲线、能量耗散曲线,以检验位移放大型油阻尼器对结构地震响应的减震效应。结果表明,位移放大型油阻尼器能以更少的布置数量满足减震设计要求,同时获得较普通油阻尼器更为理想的减震效果。     

隔震供电变压器之耐震试验与系统识别

本研究系进行供电变压器之隔减震试验,并引入双线性模型与Bouc-Wen模型作为隔震组件之数学模型,以及以ARX模型处理变压器套管之系统识别工作.由试验结果得知所考虑两种隔震组件的隔减震成效可得到验证:整体而言,不论是套管、变压器的加速度,或是变压器基底剪力等,在经过两种隔震组件的作用后,其峰值都可以降低到一半左右,甚或更小.两种隔震组件之数学模型以及套管之ARX模型,均能够有效预测隔震后变压器套管系统之受震反应.     

某平面不规则大底盘多塔楼隔震结构的抗震性能分析

对8度区某平面不规则大底盘多塔楼基础隔震结构进行了抗震性能分析。根据结构特点采用多串质点系计算模型,利用时程分析法计算对比了隔震结构和非隔震结构在多遇地震作用下的水平剪力,并验算了隔震结构在罕遇地震作用下的水平剪力、层间位移和位移角。分析表明,在水平地震作用下隔震结构相对非隔震结构表现出了良好的减震效果,罕遇地震作用下隔震结构各项指标均满足规范要求。     

隔震立式储罐地震反应谱分析

基于反应谱理论,研究了的基底隔震储罐的地震响应问题.将储罐简化为三质点体系力学模型,罐内连续液体质量等效为对流质量、脉冲质量和刚性质量,并引入隔震刚度.与时程分析对比,验证反应谱法的适用性,分析隔震立式储罐的地震响应并研究主要参数对隔震储液罐地震响应的影响,主要考虑的参数有:(1)场地类别;(2)隔震周期;(3)高径比.结果表明:反应谱法计算隔震立式储罐地震响应是偏于安全的;随着场地类别和隔震周期的增大,基底剪力减震率逐渐降低,晃动波高变化不明显,隔震后,液动压力呈线性变化,液动压力随着场地类别和高径比的增大而增大,随着隔震周期的增大而减小;高径比存在一定的优化段,在优化段内,基底剪力减震率较大,隔震效果较好.     

某框架结构基础隔震地震反应对比分析

基于结构动力学原理和有限元基本理论,利用SAP2000有限元分析软件,以某框架结构基础隔震楼和与其相近的非隔震楼为研究对象分别建立分析模型,运用动力时程分析法对两种模型进行水平地震反应分析。结果表明:基础隔震楼的水平向地震反应远小于非隔震楼,其上部结构的自振周期明显大于非隔震楼,其层间剪力和基底剪力、楼层相对位移和加速度低于非隔震楼。总体来说,隔震支座可以显著降低水平向地震对于结构的不良反应,值得推广应用。     

近场地震作用下不规则层间隔震结构的动力响应分析

层间隔震结构作为一种新型的隔震形式,不仅可以降低上部结构的动力响应,还可以弥补基础隔震结构的不足.现有研究多集中在远场地震作用下的规则层间隔震结构.本文利用通用结构分析与设计软件SAP2000分别模拟了一幢8层带裙房钢筋混凝土框架层间隔震结构、基础隔震结构和抗震结构,分析并对比了三种结构在近场地震作用下动力响应特征.结果表明在近场条件下三种结构顶层均出现不同程度的鞭梢效应;相比抗震结构两种隔震结构具有很好的减震效果,而且基础隔震结构的减震效果好于层间隔震结构;由于结构刚度突变的部位剪力较大,所以应对其裙楼顶部予以加强.     

调谐结构体系在地震作用下的参数配置研究

为研究调谐结构体系在基底水平地震作用下的减震效果,采用有代表性的两质点模型,从简谐激励出发得出了稳态位移响应表达式和影响参数。在此基础上,计算了子结构周期影响,得出其优化配置公式;分析了子结构与基本结构质量比的影响及配置;分析了基本结构周期、结构阻尼对减震效果的影响。进一步评析了调谐体系在宽带地震反应控制中的参数配置。研究指出质量比是地震作用下高效减震控制的重要参数,并指出了基本结构周期配置的重要性。     

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。     

强震下基础隔震结构与挡土墙碰撞响应分析

基础隔震结构在罕遇地震作用下可以大幅降低上部结构的地震响应,达到保护结构的目的;但在超过罕遇地震的强震作用下,隔震层位移可能超过预留的隔震沟宽度,隔震结构与周边挡土墙碰撞。建立考虑上部结构非线性的隔震结构模型,设防烈度为8度,进行了超过罕遇地震的强震下地震响应分析,结果表明,隔震结构与挡土墙碰撞减小了隔震层位移,但导致上部结构加速度、位移及层剪力明显放大,放大程度随碰撞刚度及地震动强度的增大而增大,随隔震沟宽度的增大而减小;碰撞刚度增大到一定程度后,层间位移的增大对碰撞刚度的增大不再敏感,加速度及上部结构基底剪力系数则未表现出这一趋势;碰撞还导致支座最大面压的增大及最小面压的减小。     

规则梁桥单墩-质点隔震体系地震时程响应半解析法

本文基于带集中参数边界条件的分布参数连续梁理论,推导规则隔震梁桥单墩-质点(SCM)地震时程响应的计算步骤.在控制方程边界条件引入等效基础弹簧和墩顶隔震层变形协调条件,解析地获得各阶实模态,用牛顿法搜索各阶频率.为了处理隔震层非比例阻尼产生的耦联效应,由能量法分配各阶实振型的隔震层附加阻尼比,实现体系的实模态近似解耦,应用振型叠加法求解体系的地震时程响应.最后应用该方法对一规则隔震梁桥SCM体系的地震响应进行分析,与有限元时程积分的结果进行比较,表明此方法的有效性.计算结果表明,采用墩顶隔震策略的单墩-质点体系能显著减小结构响应,具有良好的减震效果.