钢筋-沥青隔震层非线性震动特性研究

为了研究钢筋-沥青隔震层的材料与几何非线性震动特性,对钢筋-沥青隔震结构进行了振动台试验,分析了结构在不同加速度幅值输入时的隔震性能。同时,在钢材的应力-应变关系基础上,考虑构件竖向力的二次矩效应,提出了钢筋-沥青隔震层骨架曲线的计算方法,并结合双线型恢复力模型的滞回规则,建立了相应的恢复力模型。利用建立的恢复力模型,编制程序进行了弹塑性时程分析,并与试验结果作对比。结果表明:当钢筋-沥青隔震层的受力钢筋进入弹塑性阶段时,隔震层能够吸收大部分地震能量,显著降低上部结构的地震反应;弹塑性时程分析结果与试验结果吻合较好,由此建立的恢复力模型准确并且适用,可为钢筋-沥青隔震层的工程设计与非线性地震反应分析提供参考。     

多层隔震结构两阶段设计法

结合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),提出了针对隔震装置设计的隔震结构两阶段设计法。该方法在项目的方案阶段,根据项目的基本情况采用简化估算方法对隔震层进行估算,为方案的确定提供依据;在施工图设计阶段,采用时程分析方法对隔震层进行设计计算,为上部结构和基础设计及隔震装置的选用提供依据。文中以4层多层框架结构体系为例进行了分析,结果显示提出的设计方法具有简便,符合工程应用的特点,且该方法有利于提高设计质量,减少设计周期。     

钢筋沥青隔震层振动台试验及其在不同高度砌体结构电力用房中的地震响应分析

为弥补试验的不足,对试验室里难以实现的情况进行研究,如大比例甚至足尺模型的动力试验,利用大型有限元软件MSC.MARC对钢筋-沥青复合隔震层建立了非线性有限元模型。利用钢筋非线性子程序UBEAM和非线性弹簧子程序USPRNG,分别模拟了钢筋和砖墩-上梁之间相互作用关系的非线性情况,引入了沥青油膏的温度影响系数。为验证该模型,在钢筋沥青隔震层试件振动台试验的基础上,对振动台试验中各试件的模态进行了计算、对各工况进行了三维有限元时程分析,并将分析结果与试验结果对比,计算结果与试验结果吻合较好,验证了该模型的准确性和合理性。最后利用该模型,建立了不同高度的砌体结构有限元模型,设计并建立了相应的墙下条形隔震层模型,对钢筋沥青复合隔震层在不同高度的砌体结构中的动力性能和隔震效果进行了数值模拟,并对计算结果进行了归纳和分析,得出了一系列有用的结论。     

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。     

砖砌体农居隔震试验研究

针对广大农村民居低矮房屋抗震能力普遍不足的现状,提出一种新型、经济、简单、可靠的隔震技术:钢筋-沥青复合隔震墩技术。根据相关理论设计了相应的隔震墩试件,进行了足尺农居砌体模型房屋隔震试验研究。结果表明,在加速度峰值0.3 g以下时,隔震墩钢筋处于弹性工作状态,震后能自动复位。隔震墩加速度折减系数在0.15～0.61之间,具有很好的减震效果,并且对高频波形的过滤效果尤为明显。设置隔震墩后上部结构的抗震构造要求可相应降低,将节省的资金用于隔震体系的建设,基本不增加房屋整体造价。     

层间隔震结构工作机理研究

本文建立了层间隔震结构动力分析模型,对层间隔震结构地震反应的主要影响系数进行了分析。结果表明:在一定的频率比范围内,当隔震层的位置较高时,隔震结构下部位移和上部加速度均显著减小,表现出与TMD相似的工作机理;当隔震层的位置较低时,隔震结构下部位移和上部加速度均变化不明显,其工作机理与基础隔震相似。隔震层的阻尼比对层间隔震结构的减震效果也有较大影响,阻尼比越大,减震效果越好。     

复合隔震墩性能试验研究

为了在广大农村地区推广基础隔震技术,开发了一种由钢筋和混凝土构成的复合隔震墩并对其进行了试验研究。介绍了该装置的设计制作及工作原理,通过拟静力试验确定其竖向力学性能。并以刚体试块代替刚度较大的砌体建筑物对复合隔震墩进行振动台模拟地震试验,研究复合隔震墩在三维振动情况下的隔震性能,试验结果表明,复合隔震墩吸收了大部分地震能量,刚体试块加速度较输入加速度降低70%以上,减震效果明显,且造价低廉,适合于我国广大农村地区及发展中国家采用。     

复合隔震墩隔震性能的振动台试验研究

通过对农村民居特点的研究,提出一种新型、经济、简单、可靠的隔震技术—钢筋-沥青复合隔震墩.根据相关理论设计了相应的隔震墩试件.通过地震模拟振动台试验输入E1 Centro和Taft地震动与结构地震反应的对比,研究了钢筋-沥青复合隔震墩模型的振动特性.试验结果表明,隔震墩加速度折减系数在0.34 ～ 0.55之间,可有效...     

单层球面网壳结构的柱顶隔震研究

以带下部混凝土支承结构的单层联方型球面网壳为研究对象,针对工程实际中支承刚度过强的情形,提出了柱顶隔震的方法,从而改善了整体结构的抗震性能。非线性时程分析表明,多遇地震作用下LRB能在一定程度上降低支座反力,且使支座反力分布趋于均匀,降低了支座设计的要求;罕遇地震作用下LRB支座基本进入塑性状态,支座反力维持在屈服力附近,与原结构相比有大幅度的降低,支座滞回曲线饱满,同时上部网壳的塑性发展程度大大减轻,基本保持为弹性,取得了良好的减震效果。     

隔震结构的设计与分析方法

结合正在修订的《建筑抗震设计规范》,介绍了隔震结构的设计与分析方法及所编制的分析与设计软件的特点,给出了隔震结构的设计实例。     

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。     

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.     

梯队式变刚度滞变-摩擦隔震体系的抗震设计方法

首先,在简述已有隔震体系抗震设计方法的基础上,分析了滞变一摩擦隔震体系各种因素对基底剪力的影响;然后,通过大量仿真分析,采用多项式回归的方法提出了与规范衔接的水平地震作用的计算公式;最后,提出了梯队式变刚度滞变一摩擦隔震体系的抗震设计方法,并通过工程实例验证了方法的有效性。     

抗震与减震结构的能量分析方法研究与应用

本文总结了抗震,减震结构能量分析方法的研究及其在设计中的应用情况,包括能量垢要领和原理,结构能量反应方程的建立、地震动总输入能量及结构各部分能量的分析,计算方法及其影响因素,并对能量分析方法与设计方法在抗震,隔震及耗能减震结构体系中的应用做了介绍,提出了该方法在今后研究与应用中应注意的若干问题。     

Optimized earthquake response of multi‐storey buildings with seismic isolation at various elevations

The response of multi‐storey structures can be controlled under earthquake actions by installing seismic isolators at various storey levels. By vertically distributing isolation devices at various elevations, the designer is provided with numerous options to appropriately adjust the seismic performance of a building. However, introducing seismic isolators at various storey levels is not a straightforward task, as it may lead to favourable or unfavourable structural behaviour depending on a large number of factors. As a consequence, a rather chaotic decision space of seismic isolation configurations arises, within which a favourable solution needs to be located. The search for favourable isolators' configurations is formulated in this work as a single‐objective optimization task. The aim of the optimization process is to minimize the maximum floor acceleration of the building under consideration, while constraints are specified to control the maximum interstorey drift, the maximum base displacement and the total seismic isolation cost. A genetic algorithm is implemented to perform this optimization task, which selectively introduces seismic isolators at various elevations, in order to identify the optimal configuration for the isolators satisfying the pre‐specified constraints. This way, optimized earthquake response of multi‐storey buildings can be obtained. The effectiveness of the proposed optimization procedure in the design of a seismically isolated structure is demonstrated in a numerical study using time‐history analyses of a typical six‐storey building. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

Probabilistic performance‐based optimum design of seismic isolation for a California high‐speed rail prototype bridge

Previous comparison studies on seismic isolation have demonstrated its beneficial and detrimental effects on the structural performance of high‐speed rail bridges during earthquakes. Striking a balance between these 2 competing effects requires proper tuning of the controlling design parameters in the design of the seismic isolation system. This results in a challenging problem for practical design in performance‐based engineering, particularly when the uncertainty in seismic loading needs to be explicitly accounted for. This problem can be tackled using a novel probabilistic performance‐based optimum seismic design (PPBOSD) framework, which has been previously proposed as an extension of the performance‐based earthquake engineering methodology. For this purpose, a parametric probabilistic demand hazard analysis is performed over a grid in the seismic isolator parameter space, using high‐throughput cloud‐computing resources, for a California high‐speed rail (CHSR) prototype bridge. The derived probabilistic structural demand hazard results conditional on a seismic hazard level and unconditional, i.e., accounting for all seismic hazard levels, are used to define 2 families of risk features, respectively. Various risk features are explored as functions of the key isolator parameters and are used to construct probabilistic objective and constraint functions in defining well‐posed optimization problems. These optimization problems are solved using a grid‐based, brute‐force approach as an application of the PPBOSD framework, seeking optimum seismic isolator parameters for the CHSR prototype bridge. This research shows the promising use of seismic isolation for CHSR bridges, as well as the potential of the versatile PPBOSD framework in solving probabilistic performance‐based real‐world design problems.     

摩擦隔震结构中不同摩擦力模型在地震作用下结构响应分析

本文选用两种摩擦力模型来分析隔震结构的地震响应，运用newmark方法推导了隔震结构采用库仑摩擦力模型在地震作用下结构响应的计算公式。并编程计算了实例，进行了综合分析，得出质量比、摩擦系数对隔震效果的影响；并给出在其他结构参数相对稳定的条件下，滑移面摩擦系数的取值范围。