高烈度区村镇带限位装置的滑移隔震系统的参数敏感性分析

以总输入能量、综合耗能比和隔震层最大位移为响应指标,以能量法为基础,采用正交试验的方法,计算并分析了村镇建筑在地震作用下的响应指标对系统参数的敏感性,探讨了系统参数对响应指标的影响趋势。研究表明:系统参数对总输入能量的影响与场地类别关系不大,但对综合耗能比和隔震层最大位移的影响与场地类别关系较大,Ⅳ类场地条件下的综合耗能比和隔震层最大位移要远远大于其在Ⅱ类和Ⅲ类场地条件下的值,最后,对村镇带限位装置的滑移隔震系统的系统参数给出了建议的取值。     

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。     

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。     

带有双曲面球型减隔震支座的钢桁梁节段模型拟静力试验研究

道庆洲桥是一座公轨两用双层变高钢桁组合桥梁,采用双曲面球型减隔震支座。该支座的竖向承载力为135 000 kN,超出桥梁双曲面球型减隔震支座规范的正常标准。为了研究此桥的抗震性能及其支座性能,本文设计和制作了安装有与实桥支座的竖向承载力相似比为1∶25的双曲面球型减隔震支座的双层变高度钢桁梁节段的缩尺模型,对其进行拟静力试验。得到了整个模型在不同支座轴压比下的滞回曲线、骨架曲线、刚度和水平承载力退化、耗能能力和滑动摩擦系数等抗震性能指标。试验结果表明:不同支座轴压比下,模型的滞回曲线饱满,呈现为平行四边形;与普通双曲面球型减隔震支座相比,支座的滞回性能相同;随着支座轴压比的增加,模型的水平承载能力、累积耗能、初始刚度和滑动摩擦系数也会相应增加,但对于水平承载力退化、刚度退化和等效黏滞系数影响较小;试验模型具有良好的抗震性能。     

配置自复位耗能跨低多层钢框架体系的能量系数

利用超弹性SMA螺栓梁柱节点的耗能能力和自复位特性,将其引入到耗能跨而构建"自复位耗能跨",基于既有的节点试验研究结果对结构体系的滞回性能进行了探讨。在此基础上,以具有旗形滞回特征的单自由度体系为工具,对配置自复位耗能跨低多层钢框架体系的能量系数进行推导。能量系数可以合理量化具有旗形滞回规则结构的峰值响应需求,能量系数越低,表明地震动下结构的峰值响应越低。为了阐明滞回参数对能量系数的影响,对具有不同滞回参数组合可代表低多层结构的等效SDOF体系进行了非线性动力分析,参数组合包括周期、屈服后刚度比、延性系数及能量比。同时对能量系数的离散性也进行了分析。结果表明:能量系数及能量系数的离散性受结构周期、屈服后刚度比及延性系数影响较大,受能量比的影响较小。     

玻璃珠-石墨基础滑移隔震系统滑移性能试验研究

提出了玻璃珠-石墨基础滑移隔震系统,该系统由上下基础梁、玻璃珠-石墨隔震层、滑移限位装置构成。为研究这种玻璃珠-石墨基础滑移隔震系统的滑移性能,进行了12个设有玻璃珠-石墨隔震层基础滑移隔震砌体墙试件的低周反复荷载试验。试件分两组:第一组6个试件,隔震层为纯玻璃珠,玻璃珠直径分别为3mm、5mm,施加的竖向荷载分别为25k N、50k N、75k N;第二组6个试件,隔震层为玻璃珠-石墨,玻璃珠直径分别为3mm、5mm,施加的竖向荷载分别为25k N、50k N、75k N。对比分析了各试件的滑移启动荷载、滑移滞回曲线、滑移层损伤演化、隔震与消能减震性能。研究表明:纯玻璃珠隔震层,玻璃珠粒径较大时滑移启动荷载相对较小,滞回曲线饱满,滑移性能较好,少量玻璃珠有挤压损伤;玻璃珠-石墨隔震层,滑移启动荷载相对于纯玻璃珠隔震要小,滞回曲线光滑饱满,滑移性能良好,无玻璃珠挤压损伤现象。村镇低层砌体房屋采用玻璃珠-石墨基础滑移隔震结构,可获得良好的隔震和消能减震效果。     

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。     

高层混合结构滞回耗能比的研究

基于结构层间弯曲屈服强度的概念,提出了高层混合结构滞回耗能比的简化计算公式,该公式综合体现了结构以及地震动特征参数对结构滞同耗能比的影响。研究表明,结构滞回耗能比随地震动的峰值速度与峰值加速度的比值的增大而增大;随着地震动幅值的增大,滞回耗能比也线性增加;对于短持时地震动,滞回耗能比与强震持时之间没有一定的规律性,但对于长持时地震动,结构滞回耗能比会随强震持时的增大而线性增加。随着结构弯曲屈服强度系数的增大,结构滞回耗能比呈凹函数下降,结构的自振周期越大,同一弯曲屈服强度系数对应的滞回耗能比越小;钢框架与混凝土剪力墙承载力比值的增加能够降低结构的滞回耗能比。     

钢丝网灌浆(SRG)加固受损多层砌体墙体抗震性能试验研究

应用钢丝网灌浆加固技术（SRG）修复村镇砌体结构具有施工简单、造价低廉以及性能优越等优点。先对一多层砌体结构开洞墙体模型进行抗震性能拟静力试验,后采用SRG技术加固受损墙体再次进行同条件试验。对比分析了加固前后墙体的破坏现象、滞回性能、刚度退化规律、耗能特性、延性与变形特征等抗震性能。试验结果表明:采用SRG技术加固受损砌体结构的破坏模式更为合理,墙体承载力、变形性能及耗能特性亦可显著提升。研究结果揭示了SRG技术加固受损砌体结构的实效性,为其在村镇建筑加固领域的应用提供技术支持。     

S型钢阻尼装置设计与阻尼性能研究

为了避免由于地震方向不确定性而给建筑结构带来的灾害,本文利用钢材塑性变形耗能的特性设计出了一种能够吸收多方向地震力的S型钢阻尼装置,该装置不仅具有较高的初始刚度,还具有较强塑性形变的能力和耗能能力。采用试验和数值仿真相结合的研究方法,研究了S型钢阻尼装置在建筑结构两主轴方向上的阻尼特性,并对比了两种方法得到的结果。结果表明:该装置受力均匀,没有明显应力集中;横纵向具有一致的耗能效果;仿真计算的初始刚度、屈服刚度与试验结果较接近;塑性变形区域、屈服力的计算结果与试验结果基本一致;滞回曲线稳定而饱满,多次循环加载未出现强度和刚度的退化现象。该装置具有良好的多向耗能特性,可应用于双T板结构工业厂房或其它建筑结构,以增强其抗震性能。     

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。     

变刚度滞变耗能与隔震联合控制框架结构实验研究

对原有变刚度滞变－摩擦隔震支座进行了改进，提出一种多级变刚度滞变耗能器，并进行了初步的试验研究。在此基础上，对一纯框架结构（1：5）模型进行了耗能与隔震的联合控制试验研究，试验结果表明，采用这种联合控制技术能降低不同大小地震下的结构反应，具有很强的适应性。     

基础隔震单层偏心结构扭转地震反应分析

采用微分型滞回恢复力模型模拟隔震支座的恢复力特性，对基础隔震单层偏心结构的扭转地震反应进行分析，研究隔震系统偏心距和上部结构偏心距对结构扭转反应的影响。结果表明，采用隔震技术可以显著降低隔震结构的扭转地震反应。     

基于负刚度装置的超长联大跨连续梁桥地震反应控制研究

为完善超长联大跨连续梁桥的减、隔震技术,将负刚度装置引入到超长联大跨隔震连续梁桥中组成新型减、隔震系统,并与黏滞阻尼器-摩擦摆支座组合减震系统进行比较。基于CSiBridge软件建立全桥有限元模型,负刚度装置采用弹性多段线模拟,摩擦摆支座采用双线性恢复力模型,黏滞阻尼器采用Maxwell模型,输入3条地震波进行非线性时程分析,考查两种新型减、隔震系统下桥梁结构的地震反应,探究负刚度系统及黏滞阻尼器系统对超长联大跨连续梁桥地震反应的控制效果。研究结果表明：负刚度装置与黏滞阻尼器均可以有效地减小超长联大跨隔震连续梁桥的支座位移。负刚度装置对桥墩内力反应及梁体加速度反应的控制优于黏滞阻尼器。负刚度装置在超长联大跨连续梁桥地震反应控制中有较好的应用前景。     

隔震铅芯橡胶支座变形发热及其强度退化研究综述

铅芯橡胶支座（lead-rubber bearing,LRB）是目前应用最为广泛的减隔震装置,普遍应用于建筑、桥梁、储罐和核电站等结构,其抗震性能已在屡次地震中得以验证。当LRB承受大幅值的往复变形时,其力学性能受内部铅芯发热的影响而发生显著变化,主要表现在滞回耗能、特征强度和刚度的降低等方面。首先,总结了铅芯橡胶支座及其结构在以往地震中的震害情况,介绍了预测LRB内部铅芯变形发热和温度升高的理论及近似求解方法,以及基于试验和有限元的验证方法及注意事项;其次,概述了LRB因内部铅芯变形发热导致其强度退化的分析模型和强度退化对结构地震反应的影响;最后,归纳了隔震结构在进行模型试验时,铅芯橡胶支座的相似理论和缩尺问题。     

可替换式桥梁横向防落梁限位装置抗震性能研究

针对目前桥梁结构横向防落梁限位装置损毁后修复困难的问题,提出一种新型的带可更换耗能段的桥梁横向防落梁限位装置。分别以可更换耗能段的腹板厚度、腹板高度及安装位置等为参数,采用有限元软件ABAQUS建立了10个不同参数的装置模型并对其开展拟静力仿真试验,探讨其工作机理,验证其可更换的设计思想并剖析其破坏机理,研究各参数对装置滞回曲线、承载力、延性和耗能能力的影响规律。结果表明:该装置可通过先可更换耗能段破坏再竖板破坏达到多道设防和分级耗能的目的,且整个加载过程中装置的滞回曲线饱满、稳定、无明显捏拢,表现出良好的耗能能力;随着可更换耗能段腹板厚度的增加,装置屈服承载力、极限承载力、屈服位移、极限位移以及延性系数逐渐增大,耗能能力逐渐增强;可更换耗能段高度对装置屈服承载力影响不显著;随着可更换耗能段高度的增加,装置极限承载力逐渐增大,装置屈服位移先增大后减小,装置极限位移整体呈下降趋势,装置的延性系数和耗能能力逐渐减小;可更换耗能段的安装高度对装置屈服承载力和耗能能力的影响无统一规律,但与装置的屈服位移、极限位移及延性系数成负相关。基于本析结果,建议装置在满足承载力要求的前提下,应尽量选取可更换耗能段腹板厚度较厚、高度较小和安装位置较低的参数进行设计。     

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。     

锈蚀钢筋混凝土圆柱抗震性能的试验研究

对不同锈蚀程度的钢筋混凝土圆柱进行低周反复试验,研究了不同轴压比下的钢筋锈蚀率对钢筋混凝土圆柱滞回曲线、骨架曲线、刚度、延性及耗能能力的影响;给出了试件累积耗能、屈服荷载、极限荷载、荷载最大值和位移延性系数与钢筋锈蚀率和轴压比的关系。研究表明,随着钢筋锈蚀率和轴压比的增大,试件的滞回曲线趋于干瘪,骨架曲线下降段变陡,试件的刚度、延性和耗能能力减小。     

近断层区橡胶支座隔震结构限位研究

橡胶支座基础隔震结构遭遇近断层脉冲型地震动作用时,隔震层变形过大,需要限位。提出了软碰撞限位方案。按抗震规范设计橡胶支座隔震钢筋混凝土框架结构,选取近断层地震动记录,分析了限位主要参数预留距离、限位刚度和阻尼对隔震结构响应的影响。结果表明,预留距离增大,限位刚度需求增大,限位效果减弱;限位刚度增大,隔震层最大位移减小,上部结构层间最大位移增大;在一定范围内适当增大阻尼可减小隔震层最大位移与上部结构的层间最大位移。合理选用限位参数,可同时获得良好的限位与减震效果。提出了限位参数的优选方法。     

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.