高层隔震结构的等效简化模型研究

Kelly和周锡元等曾对规则型隔震结构上部单自由度模型进行过讨论，给出了必要的计算公式。对各种中低层规则型隔震建筑，应用此公式可获得满意的结果。近来隔震技术逐渐被应用到高层建筑中。对于高层隔震体系，上部结构的高阶振型效应不能忽略，此时应用单自由度模型将产生较大误差。为此，本文采用上部结构周期和总基底剪力相等的准则，推导了等效模型的结构参数公式，并通过数值模拟分析给出了等效模型简化确定方法。通过对原结构和等效模型结构的地震反应分析，证明了这种等效方法是简便有效的。     

层间隔震结构计算模型的简化分析

本文通过对层间隔震结构整体动力性能及时域反应的分析，用模态综合方法建立了该结构计算分析简化模型。该模型合理、可靠，为建立实用设计方法、推广层间隔震结构的应用提供了有效途径。     

西昌市某高层剪力墙结构隔震设计与分析

针对西昌市某高层钢筋混凝土剪力墙结构进行了橡胶支座隔震设计和抗震性能分析。西昌市抗震设防烈度为9度,历史上曾发生过7.5级地震。该工程场址地质构造较复杂,东侧区域有一条隐伏断层,属则木河断裂带次生断层。则木河断裂带是川西主要发震断裂带之一,至今仍是一条活动较强烈的大断裂。按照《建筑抗震设计规范》(2016版)要求,取近场影响系数1.5,以提高结构的安全度;选取Ⅱ类场地5条天然地震波和2条人工模拟地震波,共计七条符合规范要求的地震波;基于SAP2000软件对结构进行了隔震设计,中震作用下结构层间剪力和倾覆弯矩减震系数最大值为0.24,比非隔震结构地震响应减小显著,罕遇地震下隔震支座的面压、水平位移能够满足规范要求。采用ABAQUS对结构进行了罕遇地震动力弹塑性时程分析,结果表明结构能够满足"大震不倒"的抗震设防目标。     

新型单自由度基础隔震体系简化计算方法研究

本文建立了一种新型的单自由度体系基础隔震结构实用设计方法，该方法考虑了上部结构的变形、简便，合理，可靠，与传统抗震设计方法概念比较接近，便于在工程应用中推广。     

平扭耦联隔震体系的简化模型及有关参数变化的计算分析

本文根据隔震结构的动力学特点，提出了空间平扭耦联隔震结构简化计算模型，该模型仅有四个自由度，做定性分析和近似计算十分方便，力学概念明确可靠，文中并对这种体系的动力特性和反应，采用反应谱方法进行分析计算。还对平扭耦联隔震结构的重要特征参数对结构的动力特性和动力反应的影响，进行了较为全面的分析研究。     

高层RC框架剪力墙隔震结构地震风险分析

近年来,越来越多的高层建筑采用了基础隔震技术,但研究表明,高层隔震建筑在超烈度地震作用下仍可能发生破坏或倒塌,因此开展高层建筑隔震前后的地震风险对比分析显得尤为重要,可直观显示该类建筑在将来可能发生地震作用下的表现。在进行隔震结构地震风险分析时,上部结构、隔震支座、地震动的不确定性对易损性分析结果有重要影响,因此本文以高层RC框架剪力墙结构为研究对象,在综合考虑隔震支座、上部结构和地震动参数随机性的基础上,定义上部结构层间位移角及隔震层位移2个参数为结构损伤的评价指标,对隔震前后结构的地震易损性进行了对比分析,进而开展地震风险评价。结果表明:隔震技术极大地减小了结构的地震脆弱性,提高了结构的抗震安全性,但其在超烈度大震作用下也具有倒塌的风险;相比于非隔震结构,隔震结构的风险损失值可降低6倍。     

基础隔震设计的简化计算

提出采用工程软件实现基础隔震计算分析的多种简化方法,主要包括计算模型的建立和地震作用效应的计算。对不同方法的适用条件和计算结果差异进行讨论,并通过算例加以说明,可供设计人员进行基础隔震设计时参考。     

钢板剪力墙结构的简化模型研究

统一等代模型(USM)和混合杆系模型(CSM)是从纯拉杆模型(SM)基础上发展起来的两种钢板剪力墙结构简化模型。本文在已有试验研究基础上,通过有限元软件ABAQUS对采用精细模型和简化模型的钢板剪力墙结构进行了单调荷载弹塑性分析和动力时程分析,基于理论推导对USM模型进行了修正,并给出了CSM模型的理论荷载-位移曲线,同时讨论了CSM模型应用于时程分析的适用性。结果表明:相比于SM模型,USM模型估计的极限承载力具有更高的精度,但初始刚度提升不明显;虽然CSM模型估计的初始刚度精度很高,但是当墙板高厚比较大时,其承载力高于精细模型,而CSM模型应用于动力时程分析时,对于墙板高厚比大于250的钢板剪力墙结构模拟等效结果较为准确。该研究为钢板剪力墙结构的简化模型应用提供一定参考。     

框支分区剪力墙高层结构整体简化分析方法研究

主要研究了框支分区剪力墙复杂高层结构的简化计算模型和简化计算方法。提出了空间串并联简化计算模型,将具有较广泛适用性的等代柱单元代替各平面抗侧力体系,大大降低了计算自由度。计算表明,该方法具有一定的实用价值。     

高烈度设防烈度下高层框剪隔震体系地震反应计算分析研究

在高烈度区高层框剪结构引入隔震技术,其目的是尽量减小地震荷载,增大结构处在弹性变形的适应范围,使抗震阶段的设计目标更易于实现和确保。将隔震体系简化分析模型引入高层框剪隔震体系,研究隔震支座厚度变化对框剪隔震体系地震反应的影响,并在高烈度设防烈度地震下进行结构动力时程分析。计算结果说明:加高隔震支座厚度,可以在一定程度上减小框剪隔震体系的地震荷载。设防烈度地震下,8度时上部结构自振周期为1~2s的框剪隔震体系完全能满足现行规范位移限值要求,8.5度上部结构自振周期为1~1.4s的框剪隔震体系也能满足现行规范位移限值要求,在9度时一般无法满足设计要求。     

高层隔震结构模型双向振动台试验研究

对一缩尺1∶16比例高宽比为5的橡胶垫隔震结构模型进行了双向地震动输入振动台试验研究。通过输入不同大小和类型的地震波,分析隔震上部结构和隔震支座的地震反应。试验结果表明:隔震上部结构减震效果较好;隔震支座在某些工况下,竖向可进入非线性受拉变形状态,此时的结构存在倾覆危险。试验相关数据的分析可为高层隔震结构设计理论和规范的编制提供试验依据。     

基于某高层框架与剪力墙隔震结构的高宽比限值研究

对框架与剪力墙基础隔震结构的高宽比限值与上部结构动力响应规律进行仿真分析,采用PKPM进行框架和剪力墙结构的结构设计,并通过ETABS软件对两种结构进行隔震分析.为了更好地表征结构隔震效果,引入层剪力比、层弯矩比、层位移角比和周期比的概念,对不同高宽比结构隔震前后的动力响应进行对比.分析结果表明:高宽比为4的框架结构隔...     

某高层框架-剪力墙基础隔震结构地震响应分析

以某高层框架-剪力墙基础隔震建筑结构为研究对象,采用考虑隔震装置竖向拉、压刚度变化的弹塑性本构关系,以及上部混凝土框架-剪力墙结构采用弹性本构关系,建立非线性有限元分析模型,对模型结构进行动力时程分析,研究高层框架-剪力墙基础隔震结构的地震响应。分析结果表明:在设计地震作用下该隔震支座的非线性滞回特性符合支座设计基本要求,采用基础隔震技术后该高层结构的前几阶周期均有所延长,上部结构的加速度和层间位移角响应明显减少,隔震层能耗散部分的地震动输入能量,隔震技术能够有效降低高层框架-剪力墙结构的地震响应。     

钢板剪力墙结构基本自振周期简化计算研究

本文针对钢板剪力墙结构自振周期缺乏研究的现状,将钢板剪力墙简化为Timoshenko梁,提出了考虑周边框架影响的钢板剪力墙等效抗剪刚度计算的方法,然后根据Southwell-Dunkerley理论,给出了钢板剪力墙结构基本自振周期的简化计算公式。然后,通过56个算例比较分析了本文公式计算结果与有限元计算结果发现:本文公式计算结果与有限元结果之比的平均值为1.015,标准差为0.049,说明本文公式具有足够的可靠性。接着,又对结构高度、均布质量、等效抗剪、抗弯刚度、钢板的高厚比、高宽比等参数进行了分析,分析结果表明:随着结构高度与均布质量开方的乘积增大,结构的基本自振周期增长;层数相同时,随着等效抗剪刚度、抗弯刚度的增大,周期有减小的趋势;层数相同时,随着钢板高厚比与高宽比乘积的增大,周期增长。     

高层隔震结构扭转分析

为研究高层隔震结构在地震作用下的扭转效应,用Etabs软件建立1个高层抗震结构和4个具有不同扭转特性的高层隔震结构的空间模型进行地震响应分析,以验证此原则上部结构质量中心与隔震层刚度中心的重合与否对结构扭转效应的影响程度,而后考察偏心高层隔震结构在偶然偏心地震作用下结构的扭转效应。结果表明:由于地震作用的减小,扭转效应要远小于原抗震结构,且隔震本身对于结构扭转效应的抑制效果要好于上述原则;扭转效应的减震率大于平动效应的减震率。布置在隔震层平面外围的铅芯橡胶隔震支座对隔震层的扭转有一定的控制作用。     

复合隔震结构地震反应的简化计算

对单质点复合隔震结构的振动进行了分析，并导出了通过迭代计算复合隔城结构最大地震反应的简化公式，该计算公式可用于砌体隔震结构及类似结构初步设计的估算。     

地震作用下高层隔震结构高宽比限值计算

针对高层隔震结构体系,采用多质点体系,基于隔震结构在地震中不出现倾覆的条件,结构边缘隔震支座拉应力不超过1 MPa,压应力不超过30 MPa,推导了高层隔震结构的高宽比限值,并考虑了不同的设防烈度、场地条件和结构阻尼比的影响。分析高宽比限值与结构基本周期的关系,得知了结构的基本周期变化对高宽比限值的影响。以三跨高层基础隔震结构为例,计算了隔震支座最大位移为300 mm和400 mm时隔震结构的高宽比限值,分析结果为设计高层隔震结构时对高宽比的取值提供参考。     

超长剪力墙隔震结构温度应力分析

温度作用是结构设计中不可忽视的作用,如何有效控制温度作用一直是一个重要的课题。近些年,随着建筑和结构的发展,出现越来越多的超长结构和隔震结构。对于超长结构的温度效应有许多学者做过相关的研究,但超长隔震结构的温度效应还研究甚少,温度作用下的结构变形和内力特点还不甚明晰。对超长剪力墙隔震结构的温度效应进行了探讨,利用有限元软件ETABS建立了结构的隔震模型和非隔震模型。通过对比2种模型在季节温差和混凝土收缩当量温差共同作用下的结构变形特点、构件内力和应力大小,分析隔震支座变形量与所在位置关系,发现超长隔震结构较超长非隔震结构,隔震层以上结构由于约束释放在温度作用下接近自由变形。而结构构件的内力和应力大大减小,得出隔震支座能充分消除结构因温度效应产生的不利影响,从而保护结构和构件的结论,对超长隔震结构的温度效应控制提供一定的思路和参考。     

高层隔震建筑设计中隔震支座受拉问题分析

高层建筑由于高宽比相对较大,倾覆效应明显,当采用隔震技术时,有可能使隔震支座出现拉应力,而通常使用的叠层橡胶隔震支座抗拉能力不强。因此,隔震支座受拉问题成为隔震技术在高层建筑中推广应用的主要障碍之一。本文提出了避免隔震支座受拉的上部结构布置原则及隔震层优化设计方法,并对目前隔震支座拉应力计算方法提出了改进建议。本文的研究工作可为工程设计提供借鉴,为隔震设计相关规范的修订提供依据。     

隔震悬挂结构体系的单质点等效动力计算模型

通过研究双质点模型自由振动特性发现,当质量比与刚度比在某一特定范围内时,二阶振型的贡献度远小于一阶振型的.因此,隔震悬挂结构可由双质点模型等效简化为单质点模型进行计算分析.数值计算对比分析结果表明:由等效单质点模型计算的体系基本自振频率与双质点模型的一阶频率非常接近,最多相差0.3% 左右;两种模型计算的被悬挂结构相对...