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。     

磁流变智能基础隔震系统研究

本文将磁流变(MR)阻尼器与普通橡胶隔震支座相结合,组成智能基础隔震系统应用到结构控制中。在详细介绍了系统的各部分与整体运行情况后,采用LQR经典线性最优控制算法对结构进行了振动台试验研究。试验结果表明,由MR阻尼器提供可调阻尼力的智能隔震控制系统,能有效克服被动隔震最优控制频带窄的缺点,对较宽频域范围地震激励能进行有效的振动控制。其相对一般被动隔震装置,能同时减小上部结构加速度和隔震层位移.     

基于磁流变阻尼器的层间隔震结构半主动控制研究

提出了一种层间隔震结构的半主动控制模型,建立了其振动控制方程,采用磁流变阻尼器作为控制器来施加控制力,通过编制计算机程序进行仿真分析。研究表明,对层间隔震结构进行半主动控制是有效的,结构的隔震层相对位移和顶层位移反应大大降低,进行半主动控制可以达到与主动控制相接近的控制效果;隔震层阻尼、隔震度和隔震层位置对层间隔震结构的控制有明显影响。     

新型钢筋混凝土摩擦阻尼器的研究

提出了一种新型钢筋混凝土摩擦阻尼器的构造和工作原理。在实验室建立了一个两层复合隔震的钢框架模型,该模型采用了新型钢筋混凝土摩擦阻尼器和隔震墩并联作为隔震层。通过对多种工况下的钢框架模型进行振动台激振试验,分析对比试验数据,研究该新型钢筋混凝土摩擦阻尼器-隔震墩并联复合隔震层在不同预紧力和不同加速度幅值输入时的动力特性及减震效果。本试验结果表明,新型钢筋混凝土摩擦阻尼器具有优秀的耗能减震性能。新型钢筋混凝土摩擦阻尼器-隔震墩并联复合隔震技术是一种减震效果明显,廉价实用,极具前景的新型隔震技术。     

TMD基础隔震混合减震体系地震响应研究

针对基础隔震体系遭受强地震时隔震层位移较大问题,提出了将调谐质量阻尼器(TMD)与基础隔震技术联合应用,形成一种新型的混合减震体系,以此控制隔震层的位移,同时减小上部结构响应。以一栋七层基础隔震体系为仿真算例,分别分析地震激励下基础隔震结构、调谐质量阻尼器(TMD)设置于基础隔震结构底层和顶层的混合减震体系地震响应。仿真结果表明:附加调谐质量阻尼器(TMD)不但能够有效减小隔震层的地震响应,同时对上部结构的响应也有不同程度的减小;对于附加调谐质量阻尼器位于底层而言,质量调谐阻尼器(TMD)位于顶层能够更有效的减小基础隔震体系的地震响应。     

平面不规则基础隔震结构抗扭设计研究

针对平面不规则结构在水平地震作用下的振动特性,通过调整隔震层隔震支座的布置,得到3种不同工况的隔震层刚心与上部结构质心、刚心相对位置关系,分别以楼层位移和层间位移为指标的扭转位移比,作为平面不规则基础隔震结构扭转响应指标,利用弹塑性时程分析方法,通过对3种不同工况的扭转指标对比分析研究,提出适用于平面不规则基础隔震结构的抗扭设计方法。结果表明：对于平面不规则结构,应在保证隔震层扭转位移比小于1.2的基础上,使隔震层的刚心和上部结构的刚心分别位于上部结构质心的两侧,可有效控制上部结构的扭转。     

新型组合隔震支座设计与性能研究

在已有研究基础上,为提高摩擦型组合隔震支座变形能力、改进各摩擦组件位移协调性,建立实体化和参数化计算模型,对新型三段两级摩擦组合隔震支座进行构造及内力分析研究,使用ABAQUS软件对摩擦阻尼器和组合隔震支座进行实体有限元模拟。针对设置常规隔震支座和新型组合隔震支座的某隔震结构案例进行建模及非线性时程地震响应分析,推导组合隔震支座出力和构造参数的关系。研究结果表明,文章所采用的摩擦阻尼器参数化建模方法是准确的,新型组合支座可明显降低支座拉应力,减小隔震层位移,提高结构抗倾覆能力。文章提出的针对摩擦阻尼器的简化单元可大幅提高有限元模型的计算效率。     

摩擦摆基础隔震上部偏心结构地震反应影响因素分析

对上部结构存在偏心的摩擦摆基础隔震结构进行了水平双向地震作用下的地震反应分析,研究了上部结构偏心距和抗扭刚度对结构地震反应的影响。分析表明:上部结构偏心距对上部结构和隔震层的位移反应和加速度反应均有较大影响,即使在上部结构偏心距较小时,其对结构地震反应仍有一定程度的影响;上部结构的抗扭刚度对上部结构的加速度反应影响较小,而对上部结构的位移反应影响较大;上部结构的抗扭刚度对隔震层的加速度反应和位移反应影响较小。因而,对于上部结构存在偏心的摩擦摆基础隔震结构,应减小上部结构偏心距并增大其抗扭刚度以减小摩擦摆基础隔震结构的扭转反应。     

软着陆保护橡胶支座隔震体系振动台试验研究与比较

本文对一基础隔震模型进行了软着陆保护振动台模拟地震动试验,展示了该隔震体系在发生水平向大变形条件下,在不同后备支座以及滑移面摩擦系数不同情况下,轴压力从承载支座向后备支座转移的情况。结果表明:软着陆隔震保护体系不仅保护了承载支座免遭大变形失稳破坏,同时还能提供摩擦阻尼,将隔震层位移和上部结构层间位移控制在允许范围内。文中对隔震层位移、上部结构最大层间位移及绝对加速度等进行了分析,所得理论曲线与试验拟合曲线吻合较好。具有很大的应用前景。     

FVD与FPB在大跨长联减隔震体系梁桥中的联合作用机理研究

为验证液体黏滞阻尼器(FVD)与摩擦摆支座(FPB)组合在大跨长联减隔震体系梁桥中的应用效果,以一联(50+8×100+50) m预应力混凝土连续梁桥为工程背景,建立全桥有限元模型,通过输入场地地震安评报告提供的50年超越概率为2%的三条人工模拟地震波,开展单独及组合使用液体黏滞阻尼器和摩擦摆支座的大跨长联梁桥减隔震研究,从能量耗散的角度揭示液体黏滞阻尼器与摩擦摆支座组合在大跨长联减隔震体系梁桥中的联合作用机理。结果表明,大跨长联梁桥仅使用黏滞阻尼器,其长周期特性激发黏滞阻尼器充分发挥耗能,但无法避免对固定墩的地震损伤;仅使用摩擦摆支座隔震在纵(横)向强震下会引起支座位移超限;摩擦摆支座与黏滞阻尼器组合的减震机理为摩擦摆支座提供墩梁间的弱连接,激发墩梁间的相对速度,促进黏滞阻尼器(速度型)充分发挥阻尼耗能作用。另外,组合减震方案中摩擦摆支座为辅助耗能装置,黏滞阻尼器为主要耗能装置,且主控梁体位移;相比仅使用摩擦摆支座隔震,由于黏滞阻尼器激发的阻尼力增强了墩梁间约束,这种组合减隔震可能使结构输入能量增加,从而导致地震反应加剧。     

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。     

SMA弹簧-摩擦支座基础隔震体系的地震响应分析

大尺寸超弹性形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)螺旋弹簧是一种可用于结构减振控制的阻尼器。然而,迄今为止这种超弹性阻尼器在土木工程结构隔震领域的研究较少。本文提出了一种SMA弹簧-摩擦支座(SMA Spring-Friction Bearing,简称SFB)并研究了其隔震性能。首先,在考虑材料内部相变过程的SMA本构关系模型的基础上,针对超弹性SMA弹簧的恢复力性能建立了一种便于工程应用的新的宏观现象模型。随后,推导了SFB隔震结构体系运动方程,利用MATLAB程序进行了结构地震响应的数值模拟。最后,将SFB隔震体系的地震响应与具有相同结构参数的纯摩擦支座(Pure Friction Bearing,简称PFB)隔震体系和摩擦摆(Friction Pendulum System,简称FPS)隔震体系的地震响应进行了对比分析。研究结果表明,SFB对上部结构具有良好的加速度减振效果,同时,该支座较其它两种滑动支座在降低隔震层位移峰值响应和抑制隔震支座残余位移两方面具有明显的优势。     

磁流变智能隔震系统研究与应用现状

磁流变智能隔震系统作为一种新型隔震减震系统,克服了传统被动隔震结构的隔震层一经确定其性能参数将无法改变的缺点,可以同时对上部结构加速度和隔震层位移反应进行有效控制,因而适用于城市中大量重要建筑的地震反应控制.文中对其进行了研究与应用现状的介绍,具体包括磁流变阻尼器的研制、智能控制算法的编制和振动台试验研究等几部分,其中包括国内外取得的一些最新研究成果,还对该技术在工程中的应用情况进行了介绍.     

滑动摩擦隔震桥梁振动台试验研究

滑动摩擦隔震支座具有良好的耗能能力、较大水平位移能力和较好的耐久性能,为桥梁减隔震设计提供了一种新方法。本文针对分别安装有单球面摩擦摆支座、双凹面摩擦摆支座、多球面滑动摩擦支座的3种隔震桥梁模型开展了振动台试验研究。通过观察和量测模型桥梁位移、加速度等反应,得出采用3种滑动摩擦支座的隔震桥梁反应特性和隔震效果。由此可知,滑动摩擦隔震支座能有效减小地震对桥梁上部结构的影响,滑动摩擦隔震支座的自振周期与桥梁上部结构无关,只与支座摩擦系数和等效曲率半径相关。     

摩擦摆基础隔震结构双向地震反应分析

采用双向耦合力学模型模拟摩擦摆支座的双向耦合效应,对摩擦摆基础隔震结构进行了单向和双向地震反应对比分忻,分析表明在双向地震作用下结构各层的加速度反应较小,隔震层的层间位移较大,而上部结构的层间位移较小,并且在双向地震作用下,支座的最大位移明显大于单向地震作用时的支座最大位移,因而应考虑双向地震作用对摩擦摆基础隔震结构地震反应和隔震支座性能的影响。     

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。     

底层框架砌体建筑隔震控制研究

基于系统的振动微分方程，计算分析了底层框架砖砌体结构滑动隔震的有效性。结果表明，基底隔震控制使上部结构的最大振动响应尤其是底层框架的层间位移显著降低。     

远场长周期地震动下高层摩擦摆基础隔震结构的减震性能

高层摩擦摆基础隔震结构在远场长周期地震动长持时的长周期成份作用下,尤其是类谐波成份作用下,隔震层上部结构的减震性能将可能无法得到保证,且摩擦摆支座亦可能产生超限变形。为此,远场长周期地震动作用下高层摩擦摆基础隔震结构的减震性能需进一步探讨。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,揭示远场长周期地震动,尤其是在类谐和长周期地震动下框架-核心筒高层摩擦摆基础隔震结构的地震响应规律。提出在隔震层增设黏滞阻尼器对结构的地震响应进行控制。结果表明:摩擦摆隔震不能满足结构在远场类谐和长周期地震动作用的减震要求,而且还将放大其作用下结构的非线性响应;组合隔震结构能较有效地控制长周期地震动、特别是远场类谐和长周期地震作用下隔震层上部结构以及隔震层的弹塑性地震响应,尤其可显著减小隔震支座的最大变形,使其不超越隔震支座的容许变形值。     

三种阻尼减振结构抗震性能的对比分析

对设置两种新型摩擦阻尼器(T形芯板摩擦阻尼器和拟粘滞摩擦阻尼器)和粘滞阻尼器的单自由度结构及多层实际工程结构进行了时程分析研究。结果表明，一方面三种阻尼器都能有效地控制结构的反应，另一方面T形芯板摩擦阻尼器的位移控制效果略好于拟粘滞摩擦阻尼器，但是后者的加速度控制效果好于前者。     

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。