组合体结构随机地震动响应的简明解法

在两相邻结构间设置耗能阻尼器能有效降低结构在地震作用下的响应,文中对相邻建筑结构设置Maxwell型阻尼器而形成组合体的结构地震动响应进行了研究。频域法中,结构响应功率谱表示为频率响应特征函数模值平方项(称之为频率响应特征值函数)与随机激励功率谱的乘积,文中提出了响应功率谱二次正交化法并获得了结构系列响应(绝对位移与层间位移)0～2阶谱矩及方差的简明封闭解。首先,综合复模态法与虚拟激励法提出了组合体结构频率响应特征值函数的二次正交式;其次,运用留数定律给出胡聿贤地震谱的二次正交式,由此求解出组合体结构响应功率谱密度函数的二次正交式;最后,得到了组合体结构系列响应0～2阶谱矩及方差的简明封闭解。通过算例验证了所提方法的正确性,并验证了相邻结构间设置连接阻尼器具有良好的减震性能。     

基于能量原理的阻尼器隔震结构地震响应预测

建立在地震作用下设置阻尼器的基础隔震结构在最大地震响应时刻的能量平衡方程,给出了结构隔震支座和阻尼器的能量表达式,演算了基于能量平衡的设置阻尼器的基础隔震结构的地震响应预测式.选用人工地震波和天然地震波,利用时程分析法的解析值验证了地震响应预测式的精度,比较研究了仅设置粘性阻尼器和同时设置粘性阻尼器和滞回阻尼器的基础隔震结构的抗震性能.研究表明:对于不同的输入地震波,能量法的地震响应预测值包络了多数时程分析的结果,能较好地预测基础隔震结构的地震响应值.在基础隔震结构设计中,建议在隔震层同时设置粘性阻尼器和滞回阻尼器,粘性阻尼器的阻尼比在0.3 ～0.4之间.     

刚性结构基础隔震随机地震响应及优化分析

运用随机振动的时域复模态分析方法，对刚性结构房屋基础隔震体系在平稳随机地震激励下的响应进行了分析，得出隔震结构体系的地震反应统计特征。在此基础上，结合基础隔震结构均方响应和地震激励均方值之比与频率比、阻尼比的关系曲线以及基于失效概率下位移限值与频率比、阻尼比的关系曲线，提出采用图解法确定隔震装置合理优化的参数取值。     

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。     

基础隔震结构随机地震响应分析的复模态法

本文对多自由度基础隔震结构的随机地震响应问题进行了系统研究，首先建立了运动方程，然后用第一振型将上部结构展开，针对所得方程为非经典阻尼、非对称质量和非对称刚度情况，用复模态法解耦，获得了以第一振型表示的结构地震响应的解析解，对单自由度体系，此解即为结构响应的精确解，从而建立了两自由度体系在任意非经典阻尼与非对称质量和刚度情况下随机地震响应解析解分析的一般方法。本文方法也可用于带TMD减震结构、无损伤“加层减震”加固结构的随机地震响应分析与优化设计。     

基础隔震结构反应谱拟谱与真谱差异研究

基于反应谱理论的隔震结构简化计算需要寻求并建立适合长周期和大阻尼比情况下的反应谱.文中指出规范反应谱及其拟相对位移反应谱在长周期部分存在的问题,对规范反应谱是否可用于隔震结构简化计算进行了分析,然后通过建立隔震结构反应谱,比较了隔震结构反应谱拟谱与真谱差异,分析了造成这些差异的原因,最后以算例具体分析规范反应谱理论的"由地震作用求地震作用效应"方法在隔震结构中的适用性.     

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。     

基于概率密度演化的基础隔震结构随机响应分析

针对抗震结构和基础隔震结构,应用概率密度演化方法对其进行多遇地震作用下的线性随机响应分析.通过引入工程地震动物理随机函数模型,采用数论选点法对多维外荷载随机变量进行离散代表点的生成并求得其赋得概率,利用离散代表点合成地震动加速度时程样本作为输入结构的随机激励,对于每条地震波,相当于对结构进行确定性动力反应分析.在求得结...     

基于概率密度演化的隔震结构随机地震响应

本文考虑地震动的随机性,运用概率密度演化方法对基础隔震结构的随机响应进行研究.上部结构与隔震层分别采用刚度退化的Bouc-Wen模型与Bouc-Wen模型,建立隔震结构的概率密度演化方程,直接应用四阶龙格-库塔方法迭代求解隔震结构的非线性的响应,得出隔震结构在8度罕遇地震下每层的位移概率.结果显示隔震结构较非隔震结构上部结构的位移大大地减小了,上部结构具有足够的安全性.结构整个概率密度演化过程显示了隔震结构的响应信息,概率密度演化方法能够有效评估隔震结构的抗震性能.     

上部结构与基础隔震层偏心对结构地震响应的影响

随着基础隔震技术的发展,我国在高烈度地区广泛开展基础隔震技术的工程应用必将成为一种趋势,但由于建筑功能和建筑造型的丰富多彩,结构的质量中心和刚度中心也趋于分布不均匀,以三层的钢框架结构为分析模型,利用结构分析软件Sap2000对上部结构质量中心和隔震层质量中心、刚度中心分布不均匀的三种方案进行单向水平地震作用下的非线性时程分析,分析结果表明:上部结构质量中心与隔震层质量中心存在偏心距对结构的扭转效应以及地震响应有较大的影响,减小上部结构的偏心距对调整结构的水平地震响应的影响成效最为显著;对于隔震层而言,隔震层的刚度中心偏心距较质量中心偏心距对上部结构的影响更大,有效控制隔震层刚度中心的偏心距在隔震设计中会更加有效。     

基础隔震密肋复合墙结构的地震随机响应分析

在给出密肋复合墙结构弹性刚度的基础上,建立了基础隔震结构的运动方程,利用随机振动的理论,将地震波过滤白噪声地震动模型输入,运用状态空间法,得出了层间最大位移的概率统计特性,从而建立了其均值和均方差的计算公式.通过算例分析表明,增大上部结构自振频率与隔震结构的频率的比值可以增大隔震层最大位移的反应,提高隔震层的阻尼比可以降低隔震层最大位移的反应;对其参数进行合理的配置,可使该结构体系隔震效果达到最优.     

基于规范谱的隔震结构非弹性位移设计谱研究

随着基于性能抗震设计理论研究的兴起,位移反应谱的研究逐渐受到重视。对于具有长周期特性的隔震结构,其位移响应相对于加速度响应更加显著,有必要对隔震结构的位移响应进行研究。选取特定震源机制、场地条件、震中距和震级的60条地震记录作为外部激励,利用MATLAB编程并计算得到隔震结构的位移反应谱,通过与规范反应谱进行对比分析,探讨利用现行规范谱来预测隔震结构位移需求时存在的一些问题。考虑隔震支座力学参数、地震动特性等因素对位移反应谱的影响,采用标准化和平均化的方式研究位移反应谱的特征,以Eurocode8规范给出的弹性位移反应谱为基础,通过数值拟合方法建立隔震结构非弹性位移设计谱,用于预测隔震层的最大位移需求,快速确定支座类型,极大简化隔震结构设计流程。     

基于易损性的基础隔震结构地震动选取方法研究

对基础隔震结构进行动力弹塑性时程分析时,地震记录的选择是关键.提出基于基础隔震结构弹塑性动力放大系数谱进行地震记录选取的方法:首先采用动力弹塑性时程分析方法对基础隔震结构的两自由度简化模型进行分析,得到结构的动力放大系数谱;然后采用谱匹配的方法选取地震记录,对一8层混凝土框架结构的基础隔震结构进行增量动力分析、地震易损...     

基于不同参数的基础隔震结构非线性概率密度演化

为了研究不同设计参数条件下基础隔震结构非线性响应的概率密度演化特征,采用两质点模型来模拟基础隔震结构,隔震层与上部结构分别采用Bouc-Wen模型与刚度退化的Bouc-Wen模型来描述其非线性特征,运用概率密度演化理论,进行隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化分析。采用基于物理的随机地震动模型生成人工地震动,提出基础隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化分析的基本步骤。通过改变基础隔震结构的设计参数,同时考虑激励的随机性,研究基础隔震结构非线性随机地震响应的概率密度演化规律。结果表明,基础隔震结构的阻尼比、周期比和屈重比取合理范围,能使隔震结构上部和下部的位移可控。     

基于自由振动响应的基础隔震建筑减震能力评估方法研究

目前国内外已修建完成了大量隔震建筑,但仅有少量经受了地震检验,绝大部分隔震结构减震能力能否达到设计目标尚存疑问.本文针对基础隔震建筑,提出了一种基于自由振动响应的减震能力评估方法.首先,对隔震建筑进行多级幅值初位移自由振动原位试验,获取结构的抗震能力曲线;其次,根据地震反应谱建立地震需求曲面,进而确定隔震结构性能点;最...     

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。     

基础和屋顶隔震混凝土结构的地震振动台实验研究

通过使用平面尺寸为4.0m×4.0m的地震模拟器即振动台,对基础和屋顶隔震体系的控制性能进行了比较研究。试验包括三个三层无隔震、基础隔震和屋顶隔震混凝土框架结构模型。屋顶隔震包括板和叠层橡胶支座(LRB)。输入振动台的模拟地震动分别是1940N-S地震动、人工模拟山东地震动和人工模拟上海地震动。通过分析三个三层模型在白噪音扫描下的动力特性,首先评价了基础隔震与屋顶隔震体系的控制性能。实验结果显示,尽管基础隔震与屋顶隔震有着不同的工作原理,但基础隔震和屋顶隔震体系都能够明显地减小结构的位移和加速度响应(包括层间位移)。而且前者有更好的有效性。值得注意的是,屋顶隔震体系由于实施相对方便,因而可能成为减小中低层建筑结构地震损伤的优先选择。     

基础隔震结构考虑摆动的振动控制研究

在基础隔震结构中,当上部结构层间刚度相对较小、垂直荷载较大,且采用的叠层橡胶垫的橡胶总厚度较大时,隔震支座不仅要产生水平变形,同时也会产生竖向变形,导致上部结构产生摆动.文中推导了基础隔震结构考虑摆动的运动和控制方程,分析研究了摆动对基础隔震结构的振动控制影响.研究结果表明:基础隔震结构的摆动对控制有一定影响;隔震层转动刚度、阻尼和上部结构垂直荷载对基础隔震结构考虑摆动的振动控制有明显影响.     

基于IDA方法的基础隔震结构失效模式研究

为研究基础隔震结构的失效模式,提高该类结构的抗震性能,采用OpenSees建立了考虑上部结构非线性的基础隔震结构模型。首先,从太平洋地震工程研究中心地震动数据库(PGMD)选择11条与抗震规范反应谱吻合较好的地震动,然后,根据隔震层及上部结构失效准则,基于增量动力分析(IDA)方法,识别了基础隔震结构的失效模式;最后,采用不同的加强方案,优化基础隔震结构的最弱失效模式。结果表明:虽然各条地震动输入下的IDA分析结果有所差异,但均为隔震层首先失效,然后上部结构失效;通过同时加强隔震层及上部结构的薄弱构件,可有效提高基础隔震结构的抗震性能。