并联复合隔震体系的地震耗能机制和能量响应分析

运用能量分析法对并联复合隔震体系的地震耗能机制和能量响应进行了分析和探讨。首先,以层间剪切模型的多自由度运动微分方程为基础,建立了并联复合隔震体系的能量平衡方程。其次,引入状态空间法对并联复合隔震体系进行时程分析得到体系的地震响应,并以此为基础计算了各项能量。最后,以7质点多自由度体系为仿真对象,对并联复合隔震体系的耗能机制及其主要隔震层参数和不同特性地震动对能量响应的影响进行了分析。结果表明,并联复合隔震体系地震总输入能主要由滞回耗能和阻尼耗能承担;摩擦承压比和摩擦系数对能量响应有重要影响,存在最优取值区间;地震能量响应受地震动特性影响较大。     

砌体结构并联复合隔震建筑有限元分析

本文以某六层砌体橡胶隔震支座与摩擦滑移支座的并联复合隔震结构为例,运用有限元分析程序,对该建筑的一般抗震结构和并联复合隔震结构分别进行了地震作用下的有限元时程分析,结果显示:并联复合隔震结构能够降低上部结构的地震反应,提高建筑物的抗震能力,有明显的隔震、减震效果.     

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。     

复合隔震结构高宽比限值研究

复合隔震结构是将夹层橡胶支座与摩擦滑移支座并联组合在一起作为隔震层的基础隔震结构。文中对复合隔震结构的高宽比限值进行了研究,推导出了简化的计算公式。同时分析了摩擦系数、摩擦滑移支座承载系数、地震动强度、地震波特性等因素对结构高宽比限值的影响及其规律,得出了一些有益的结论,为复合隔震结构的设计提供了一些参考。     

罕遇地震下村镇建筑复合隔震系统的地震响应特征及设计参数

为研究罕遇地震下复合隔震村镇建筑的地震响应特征及设计参数,采用ABAQUS有限元软件建立了复合隔震结构、滑移隔震结构、砂垫层隔震结构以及传统的砌体结构四种模型,通过对比4种模型在不同滑移层摩擦系数及不同地震烈度下的加速度、位移及底部剪力等动力响应差异,得出复合隔震体系的地震响应特征及主要设计参数。结果表明:复合隔震体系具有最优的隔震效果,且滑移层摩擦系数越小,地震烈度越大,隔震效果越好。根据预设40%隔震率的要求,确定出不同抗震设防烈度区的滑移层摩擦系数取值范围。     

复合隔震结构模型振动台试验研究

作者对一个二层复合隔震结构钢框架模型进行了振动台试验,该模型采用夹层橡胶支座与摩擦滑移支座并联组合作为隔震层,既能提供足够的弹性恢复力,又具有良好的结构耗能能力。试验测得结构各项动力响应,并将软件计算数据与试验数据进行了比较,结果表明复合隔震结构的加速度反应小,楼层层间位移也较小,上部结构基本为平动,结构耗能能力显著,而且软件可以很好地模拟结构的地震反应规律。     

复合隔震摩擦承压比的振动台试验研究

对复合隔震结构的重要参数之一摩擦承压比进行了振动台试验研究,分析试验结果表明摩擦承压比对复合隔震结构的减震效果影响很大,并且存在合理取值范围.合理的摩擦承压比取值可以使复合隔震结构的地震反应比橡胶支座隔震结构小.因此复合隔震结构具有显著的优越性.     

高烈度区高层隔震结构抗拉处理方法研究

介绍了高层隔震结构抗倾覆计算方法,提出了高烈度区高层隔震结构抗拉处理方法,给出了其在ETABS软件中的模拟方法。通过实例对高烈度区高层非隔震结构和隔震结构的不同模型进行了动力时程分析。分析结果表明：各隔震结构模型周期基本相同,说明抗拉处理方法模拟是可行的;对于高烈度区高层隔震结构,当隔震支座出现拉力时,直接采用软件的单元进行模拟是不够合理的,应采用组合单元进行模拟;抗拉装置能较好地发挥抗拉的效果,避免隔震支座出现受拉情况。     

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。     

基于IDA的层间隔震结构失效模式研究

层间隔震结构是由基础隔震结构发展而来的一种新型隔震结构。为研究层间隔震结构的倒塌,需先研究不同层间隔震结构的不同失效模式和失效位置,文章建立了3个不同结构参数的层间隔震结构有限元模型,选取20条与抗震规范反应谱吻合的地震动,采用增量动力分析（IDA）方法,分别对其失效模式和失效位置进行研究。研究表明:基于不同的结构参数,层间隔震的基本失效模式有三种,即隔震层水平位移超限导致结构失效、下部结构层间位移角超限导致结构失效、隔震层拉压应力超限导致结构失效;隔震层下部结构和隔震层最外边缘支座为结构的薄弱位置,应引起更多关注。此方法不仅可以研究结构的不同失效模式,还可以确定失效位置,可为下一步层间隔震结构的抗倒塌分析提供理论基础。     

新型多级隔震装置试验及最优参数分析

基于橡胶支座和滑板支座的水平力学性能,开发了一种新型多级隔震装置并介绍了该装置的组成、运动状态及力学模型。为了验证多级隔震装置在多水准地震作用下具有多级刚度的特性,设计了一幢相似比为1/10的四层混凝土框架结构,并根据结构模型设计了四套多级隔震装置进行了新型多级隔震结构振动台试验。试验与模拟结果表明:新型多级隔震装置隔震性能良好且在不同水准地震作用下能表现出多级抗震性能,相较于普通隔震装置,在大震下能较好的控制隔震层位移。针对不同多级隔震结构给出了多级隔震装置的最优参数的筛选流程,并基于某实际工程通过筛选流程选取了装置的最优参数。     

Composite periodic foundation and its application for seismic isolation

This paper proposes a novel multidimensional composite periodic foundation for seismic isolation. The composite periodic foundation achieves multidimensional attenuation by innovative arrangement of periodic structures and taking advantage of the directional attenuation zone of periodic structures. Directional attenuation zones of periodic structures are derived for the in‐plane wave, and the impact of geometrical parameters of the periodic structure on the characteristics of the directional attenuation zones is studied. The effectiveness of the proposed composite periodic foundation is demonstrated through application in seismic isolation for nuclear power plant structures. Harmonic analysis and time history analysis results show that the proposed composite periodic foundation with low‐frequency directional attenuation zones can effectively reduce vibrations of the upper structure in both horizontal and vertical directions.     

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。     

基于状态空间法的SMA-复合支座隔震结构分析

研究了SMA(shape memory alloy)绞线-叠层橡胶复合支座的工作原理,将结构控制理论中的结构状态空间法应用到该复合支座隔震结构的数值模拟分析中。建立了普通框架、安装叠层橡胶支座和安装SMA复合支座框架的结构状态方程,应用SIMULINK工具箱建立结构仿真模型,得出不同条件下框架结构的时程反应曲线。通过对比分析可以看出SMA-复合支座能很好地改变结构的隔震效果,应用状态空间法进行SMA-复合支座隔震结构的数值模拟分析简单准确。     

型钢混凝土框架振动台试验的有限元模拟

基于纤维模型和动力相似理论,利用ETABS和PERFORM-3D分析软件对一缩尺比例为1/8的平面三层型钢混凝土框架结构进行了整体结构弹性、弹塑性分析和推覆分析。将所得动力响应值与振动台试验实测结果进行对比,验证了8度小震、中震、大震作用下结构的抗震能力,研究结果表明型钢混凝土结构具有较大的水平抗侧刚度及弹塑性分析软件PERFORM-3D适用于模拟振动台结构模型的抗震性能分析。     

不同时频特性近断层地震作用下的结构响应研究

研究不同时频特性的地震波作用下,抗震结构和隔震结构耦合设备的动力响应,对五层钢框架振动台模型试验数据进行小波分析。结果表明:主结构动力响应与地震波时频特性直接相关;由于主结构和隔震支座的滤波作用,设备的动力响应受地震波时频特性影响显著,但不具有直接相关性;隔震结构可以使设备的频率远离主结构的频率,从而降低设备的放大系数;设备耦合之后主体结构加速度的变化趋势取决于不同时频特性的地震波能量分布。      

设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座框架结构地震响应分析

抗拔型三重摩擦摆隔震支座是一种新型隔震支座。以框架结构为例,利用ANSYS软件建立了6层和10层普通抗震结构和带该支座的基础隔震结构模型;通过模态分析,得到了结构的自振周期;通过地震响应分析,提取了6层框架隔震层和顶层的位移、加速度和剪力时程曲线,并提取了不同层数不同结构类型的各层间位移、加速度幅值。结果表明：与抗震结构相比,基础隔震结构周期显著增大;隔震结构的变形主要集中在隔震层,隔震层以上的结构基本为整体平动,结构的地震位移反应得到了有效的减小;采用抗拔型三重摩擦摆隔震支座能降低结构地震加速度反应;设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座的多层数隔震结构的能量衰减不如低层数的隔震结构迅速。     

橡胶砂芯组合砌块动力特性及隔震效应数值分析

在混凝土空心砌块的空腔中填入橡胶砂形成的组合砌块（RSMCB）可作为简易隔震层应用于村镇建筑防震减灾。建立RSMCB的三维数值分析模型,进行循环剪切试验以及隔震分析,研究不同橡胶砂配比、竖向压应力、盖板尺寸和盖板埋深对隔震砌块动刚度和阻尼比的影响,分析不同的上部配重、输入地震波、橡胶砂配比、盖板尺寸和铺设方式对RSMCB垫层隔震效果的影响。结果表明:（1）橡胶砂芯组合砌块应变软化现象明显。（2）RSMCB的水平动刚度随橡胶砂配比增大而减小,随盖板埋深、盖板尺寸以及竖向压应力的增大而增大。（3）阻尼比随橡胶砂配比、竖向压应力、盖板尺寸和埋深的增大而减小,橡胶砂芯组合砌块隔震消能效果显著。在隔震数值模拟中,输入加速度在经过橡胶砂芯组合砌块垫层过滤后均有不同程度的降低,且被过滤掉大部分高频波。隔震效应随着盖板尺寸的增大而减小,上部结构配重越大,隔震效应越明显,橡胶砂配比为30%时RSMCB垫层隔震效应更好。橡胶砂芯组合砌块符合在村镇欠发达地区低成本隔震的要求,表现出广阔的应用前景。