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。     

对称结构在水平地震作用下的扭转效应和抗扭设计探讨

针对水平地震作用下对称结构抗扭设计中存在的问题,分析了对称结构扭转振动的原因,然后分别采用静力和动力方法研究了考虑偶然偏心作用时结构反应的增大效应,比较了这两种方法计算结果的异同,最后结合我国抗震规范提出了适当的结论和改进建议,为对称结构的抗扭设计提供了理论依据。     

不规则性对基础隔震结构抗连续倒塌性能影响研究

为研究基础隔震结构抗连续倒塌性能,以备用荷载路径法为基础,采用静力非线性Pushdown方法和静力线性方法对一栋典型的收进式竖向不规则钢筋混凝土基础隔震结构进行分析,从备用荷载路径的抗连续倒塌机制和需求能力比两个角度研究竖向不规则钢筋混凝土基础隔震结构的抗连续倒塌性能,为基础隔震结构抗连续倒塌设计提供参考;为进一步研究结构布置形式不规则性以及裙楼和塔楼层数变化对竖向不规则基础隔震抗连续倒塌性能的影响,分别建立塔楼布置不同、裙楼与塔楼层数变化的模型进行对比研究。研究表明:除角柱失效工况自身无法产生悬链线机制外,其余底层框架柱失效工况中备用荷载路径在整个推覆倒塌过程中均表现出明显的悬链线机制;当隔震支座失效时,由于隔震层水平刚度小,相邻支座无法提供足够的侧向约束作用而难以形成明显的悬链线机制;增加结构冗余度和备用荷载路径中参与荷载传递的构件数量可以有效提高剩余结构抗连续倒塌能力;除角柱和角支座外,隔震支座失效工况DCR值普遍大于对应位置底层框架柱失效工况,备用荷载路径中某些构件的失效风险相对较大。     

基础隔震结构的能量设计方法

本文以能量分析方法为基础,解释了基础隔震结构体系的能量设计原理和设计准则。根据作者建立的标准能量设计反应谱曲线,结合我国现行的抗震设计规范,建立了基础隔震结构体系的能量设计方法,通过能量平衡关系对隔层的变形反应进行预测．最后通过算例说明能量设计方法具有一定的可靠性,为该类体系的进一步推广奠定了基础。     

偏心多塔结构同基础隔震效果分析

偏心隔震结构在地震动作用下,除发生平动外,还将发生平-扭耦联的反应,从而使震害加重,尤其是隔震层较易发生破坏。本文利用自行编制的分析程序,对偏心多塔隔震结构进行了数值分析,在此基础上,提出偏心多塔结构同基础隔震的设计方案。数值模拟计算结果表明,对偏心单塔隔震结构,在地震作用下采用多塔同基础隔震的方案,能大幅度降低结构隔震层的扭转反应,其中最大扭转加速度最少降低55%,最大扭转角最少降低84%。可见,在条件许可时,将相邻偏心单塔结构采用同基础隔震的方案,对提高隔震效果是有利的。     

单轴平扭耦联基础隔震结构动力简化分析

为了建立单轴平扭耦联基础隔震结构的动力简化分析方法,探讨了影响结构扭转反应的参数取值规律,首先基于层单元模型,通过假定上部结构楼层回转半径、偏心距、弹力半径相等,推导了单轴平扭耦联基础隔震结构线性化的动力计算方程;其次,运用该简化分析方程,通过一算例进行了动力响应的参数分析。结果表明:调整隔震层刚心使其与上部结构质心位置接近,可显著降低偏心隔震结构扭转反应;增大隔震层刚度半径及阻尼半径可有效减少或抑制结构扭转反应;所建简化分析方程能有效模拟偏心隔震结构动力响应。     

结构偏心对基础隔震结构地震反应的影响

本文对基础隔震偏心结构在不同场地上的地震动作用下的反应进行了深入研究，探讨了上部结构偏心、隔震层偏心、场地条件等因素对于基础隔震结构地震反应的影响，选取了能反映结构偏心特性的参数，以便将分析各因素对隔震结构地震反应的影响转化为分析参数的影响。通过大量的数值计算与分析，得到了一些对实际工程有意义的结论。     

基础隔震结构对随机激励的响应分析

利用过滤白噪声地震动模型，对基础隔震结构进行了随机反应分析。建立了基础隔震结构的运动方程，推导了基础隔震结构位移、加速度对地面随机激励的传递函数表达式，计算了隔震结构与非隔震结构的均方根反应比值。讨论了基础隔震结构主要参数对结构反应的影响。     

L形高层隔震结构扭转影响参数分析

通过分析不规则L形高层结构在不同输入方向地震波下的振动特性,对不隔震设计以及不断优化隔震层偏心率的隔震设计下研究了楼层最不利位移比变化规律。建立高层隔震结构运动方程,并推导了偏心率的求解过程,基于结构偏心率与位移比的上述理论计算,用ETABS软件对5个算例进行了分析。结果表明:偏心率的变化对于不规则L形高层结构的扭转影响同一般规则结构相似,具有相同的规律。隔震设计能够有效改善不规则L形结构的严重扭转问题,同时随着隔震层刚心与上部结构质心的相对距离越来越小,即随着偏心率的减小,隔震设计下的结构楼层位移比也随之变小。因此,在不规则结构的隔震设计中,在满足隔震层设计要求下,应尽量减小偏心率,以保证减振效果和结构安全。     

基础隔震结构健康监测系统的设计与实现(Ⅰ):系统设计

在医院、教学楼等建筑中广泛采用隔震技术,能降低地震对上部结构的破坏作用。虽然隔震技术经过几十年的发展已趋于成熟,但环境及其他荷载对隔震结构性能的影响规律、结构设计的合理性以及震后结构状态评估等问题,仍需建立隔震结构健康监测系统对施工、运营期的结构响应进行监测,并对其进行评估与验证。首先,针对基础隔震结构的特点,研究了基础隔震结构的主要监测内容;在此基础上提出基础隔震结构健康监测系统的总体设计要求及原则,根据不同监测对象(整体与局部监测量)给出基础隔震结构传感器布置原则和数据采集系统软硬件设计原则,提出基础隔震结构设计验证与安全评定方法;最后给出基础隔震结构健康监测值得进一步研究的问题。     

Seismic Design of Symmetric Structures for Accidental Torsion

The paper presents an analytical estimation of the dynamic effects, caused by the shifting of the centre of mass with accidental eccentricity in symmetric structures. The approximate analytical solution proves, that even under small accidental eccentricities the symmetric structures exhibit “irregular behaviour” and the accidental torsional effects cannot be described properly by static application of torsional moments. The prescribed application rule by Eurocode 8 for multimodal analysis underestimates the accidental torsional effects up to 21% for 5% eccentricity for the structures considered in the paper. An expression for the correction of member responses is derived. It is proved by numerical simulations of the dynamic response of three-dimensional models of symmetric structures, that the proposed correction coefficient gives accurate results in cases of single-storey and multi-storey structures. It gives a convenient way for the design practice to estimate accurately the accidental torsional effects on planar and 3-D models of symmetric structures. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

错位转换高层建筑结构水平地震作用下的扭转反应研究

根据中国规范设计了一总层数为40层的错位转换高层建筑结构,为对比分析需要另设计具有相同楼层数的两带单层转换高层建筑结构。采用Etabs和Satwe对比分析了三结构在水平地震作用下的相对位移比、层间位移比沿楼层分布情况;其相对扭转角、层间扭转角、层间有害扭转角的分布特点;顶层角点扭转位移轨迹。研究分析表明,错位转换高层结构的扭转反应远大于同类带单层转换高层结构的反应;对单层转换结构采用位移比不能很好反映其扭转反应,而结构扭转位移角沿楼层分布规律更能体现其扭转反应特征。     

脉冲型地震动作用下隔震结构动力响应的影响参数研究

通过对隔震结构进行非线性动力响应分析,分别研究地震动参数和支座参数对结构地震响应的影响。首先,建立铅芯橡胶支座基础隔震结构的非线性运动方程;然后,以人工合成脉冲型地震动作为输入,运用MATLAB进行编程并求解结构在脉冲型地震动作用下的地震响应;最后,分别研究速度脉冲周期、支座屈服力、屈服后与屈服前的刚度比对隔震支座最大位移和上部结构层间位移的影响。研究结果表明,脉冲周期对结构地震响应影响很大,在进行隔震设计时应使结构自振周期远离脉冲周期;支座刚度比对结构地震响应影响较大,在进行支座选型时应重点关注;支座屈服力对支座位移的影响显著,屈服力越大,支座位移越小。     

Torsional balance of plan‐asymmetric structures with frictional dampers: analytical results

This investigation deals with the torsional balance of the earthquake response and design of elastic asymmetric structures with frictional dampers. Plan asymmetry leads to an uneven lateral deformation demand among structural members and to unbalanced designs with larger capacities in some resisting planes. Frictional dampers are capable of controlling lateral‐torsional coupling by placing the so‐called empirical center of balance (ECB) of the structure at equal distance from all edges of the building. This rule is developed for single‐story systems with linear and inelastic behavior. However, recently obtained theoretical and experimental results demonstrate that this rule carries over to multistory structures. Results show that the peak displacement demand at the building edges and that of resisting planes equidistant from the geometric center may be similar if the damper is optimally placed. It is also shown that torsional amplification of the edge displacements of arbitrary asymmetric structures relative to the displacement of the symmetric counterparts are approximately bound by a factor of 2. Furthermore, frictional dampers are equally effective in controlling lateral‐torsional coupling of torsionally flexible as well as stiff structures. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

远场长周期地震下基于规范设计隔震结构的抗震性能研究

隔震结构具有较长自振周期,且容易受地震动长周期特性的影响,因此其在长周期地震动作用下的抗震性能值得研究。以某基于规范设计的基础隔震结构为例,通过对该结构在规范规定地震作用和远场长周期地震作用下的地震响应进行分析和对比,研究长周期地震动对结构地震响应的影响;通过对钢筋和混凝土的损伤状态进行定义和标识,探讨长周期地震作用下基础隔震结构的损伤分布规律。研究结果表明,长周期地震动作用下隔震结构发生破坏的概率远大于具有相同峰值地面加速度的普通地震动,其中长周期地震动反应谱的谱峰值"后移"被认为是造成这种情况的主要原因,且长周期地震动作用下隔震结构的损伤分布并不均匀,其主要集中在结构的底层。     

反应位移法抗震设计中地基弹簧系数取值的探讨

随着城市轨道交通工程抗震性能越来越受到关注,反应位移法作为一种简捷的抗震设计方法被大量应用于地下结构抗震设计中。地基弹簧系数的确定方法是反应位移法抗震设计中最为重要的因素之一,本文选取试验法、李英民法、MIDAS法和有限元法,结合北京典型地层,对比分析这四种方法地基弹簧系数取值对地下结构的弯矩、轴力和剪力的影响规律。结果表明:(1)在反应位移法计算中,地基弹簧系数取值对结构内力响应具有重要影响,对结构轴力和剪力的影响较大,而对于弯矩的影响相对较小;(2)地基弹簧系数获取方法优选试验法,在无地勘资料情况下,经验公式和有限元法可作为备选方法;(3)综合考虑四种不同地基弹簧系数确定方法对结构内力影响程度,为保证结构设计的安全性,可对试验法下结构内力进行系数修正,修正系数建议值为1.10。