地震波参数对柱顶隔震体系的水平向减震性能影响研究

为了研究地震波参数对柱顶隔震体系的水平向减震性能的影响,选取台湾集集地震中8条地震波作为输入,进行了柱顶隔震体系模型的振动台试验。分析了柱顶隔震体系的水平向动力响应特点,研究了地震波的PGV/PGA、卓越周期、平均周期和断层距及幅值对其水平向减震性能的影响,并进行了数值模拟的对比分析。结果表明:柱顶隔震体系的水平向减震性能良好。相同地震强度下地震波参数的PGV/PGA、卓越周期、平均周期和断层距对柱顶隔震体系水平向减震性能的影响明显,其中:PGV/PGA的影响程度最大,可以作为主要的分析指标;随着地震动强度的增大柱顶隔震体系的水平向减震效果更加明显,地震动强度达到一定幅值后,减震率缓慢下降;与远场地震相比,近场地震不利于柱顶隔震体系的水平向减震性能的发挥,脉冲型近场地震作用下其减震效果更差。振动台试验结果与数值模拟结果基本一致,表明分析结果的可靠性。     

隔震板柱结构-基础-地基相互作用地震反应分析

对广州地区一例地基-基础-隔震板柱结构动力相互作用体系进行了计算分析.通过与常规设计方法及非隔震体系的比较,研究了该体系地震反应的变化规律,并分析了阻尼比、地基土特性、基础刚度、基础型式、基础埋深、土体深度、上部结构刚度和地震波等因素对相互作用体系动力特性及地震反应的影响.     

不同支座布置下组合基础隔震结构能量反应分析

通过对5种不同支座布置方案的组合基础隔震结构施加不同场地条件下的双向水平地震波,研究了场地类别和地震波加速度峰值及支座布置方式对结构总输入能量的影响,并进行了耗能分析。结果表明,随着地震波峰值的增大,结构总输入能量增大;相同地震峰值条件下,场地土越软,总的输入能量越大;组合隔震结构应用于软土场地时隔震层滞回耗能比更大,隔震效果更好;组合隔震结构两种支座中选择分散布置方案时,隔震层耗能比更大,隔震效果优于支座集中布置方案。     

桩式地震表面波屏障减震试验与数值分析

在双层均质土地基条件下,以桩长和桩间距为参数,采用模型试验法和数值分析法研究屏障桩对地震表面波的减震效果。研究结果表明,设置屏障桩可有效减弱地震表面波在土体中的传播,使桩后方减震区域加速度响应明显减弱;屏障桩长度和间距均对地震表面波在土体中的传播影响显著;在桩长试验中,减震率变化同时受桩长和地基土层影响,实际工程中应根据地基中土层分布情况进行桩长设计;在桩间距试验中,减震区域减震率达46%～56%,桩间距宜取约1.5倍桩径。     

考虑SSI效应的层间隔震结构在三维地震下的响应研究

为探讨三维地震下层间隔震结构考虑土-结构相互作用(SSI效应)时的地震响应,建立了考虑SSI效应的层间隔震结构模型,分别输入一维、二维、三维地震动,比较层间隔震结构在不同维度地震波输入工况下的地震响应。针对三维地震动输入下隔震支座拉压应力超限问题,添加三维隔震装置,并与传统水平隔震结构地震响应结果进行对比分析。结果表明:三维地震动输入下的结构地震响应大于一维和二维;加入三维隔震支座后,竖向地震动被有效隔离,结构地震响应减小,优化了支座受力,支座拉压破坏问题得以解决,地基土体应力小于设置传统水平隔震支座下的土体应力,对地基和基础设计有利。     

连续梁桥减震、隔震体系非线性地震反应分析

本文采用微分型滞回恢复力模式代表桥梁减震,隔震支座的滞回,耗能特性,结合Ｗｉｌｓｏｎ－θ法和四阶Ｒｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａ法编制了桥梁减震,隔震体系非线性地震反应分析程序,并利用程序结合算例分析了减震,隔震支座对连续梁桥的减震效果。     

木结构隔震减震技术研究进展

结构隔震减震技术已经具有相对成熟的理论体系及工程应用经验,但由于木结构的飞速发展,对其在木结构中的应用技术提出了新的要求。在回顾过去几十年国内外木结构隔震减震技术的研究及其应用的基础上,总结木结构隔震减震技术在国内外研究现状以及新型阻尼器的应用等方面的成果,包括古建筑木结构的减震措施、现代木结构的隔震减震方法、木结构减震体系和耗能连接件等方面的成果;并进一步探讨木结构减震技术有待深入研究的问题。     

基础隔震结构的减震耗能特性分析

根据基础隔震理论,在钢筋沥青隔震礅的基础上,提出一种新型钢结构隔震礅,设计和制作了缩尺房屋模型,并对其进行振动台试验。通过对隔震结构模型的动力特性、地震响应及能量平衡分析,绘制试验过程中的加速度及能量时程曲线,研究钢隔震礅应用于低层框架结构的减震耗能能力。大量工程实例可以看出该隔震礅隔震效果显著,制作简单、价格低廉、耐久性好,适于在广大村镇地区低层框架结构中推广使用。试验表明:隔震结构模型在不同的地震作用下,加速度折减系数处在0.24~0.51之间,且结构的阻尼耗能在振动台试验中占总输入能量的60%~70%,对结构耗能起主导作用,说明该基础隔震装置不仅具有较好的减震耗能特性能,对于控制隔震层的位移也有好的效果。     

基底隔震储罐频率特征与减震机理分析研究

研究不同高径比橡胶基底隔震储罐的频率特征,探讨储罐隔震体系3种不同振动频率随支座隔震频率变化规律.分析在不同频谱特性地震波激励下,隔震体系各振型组分对地震响应(基底剪力、支座位移和晃动波高)的影响,以及响应峰值随支座隔震频率和阻尼比的变化特点.研究表明,基底剪力峰值与场地地震波频谱特性密切相关.支座隔震频率不能完全反映减震机理的实质,隔震振型频率是影响基底剪力的重要参数.在软弱场地上隔震储罐的减震效率低,有效隔震频率范围窄.晃动波高峰值是储罐自振特性和地震波频谱特性等多种因素导致的结果,隔震系统设计时需特别考虑晃动波高增大的影响.     

设置负刚度装置的大跨长联连续梁桥地震反应分析

为完善大跨长联连续梁桥的减震和隔震技术,提出将负刚度装置引入某带有摩擦摆支座隔震的大跨长联连续梁桥中组成新型减震和隔震系统.基于CSIBridge软件建立全桥有限元模型,负刚度装置采用弹性多段线模拟,摩擦摆支座采用双线性恢复力模型,输入7条地震波进行了非线性时程分析,考查了新型减震和隔震系统下桥梁结构的地震反应,探究了...     

Modeling of energy dissipation in structural devices and foundation soil during seismic loading

Though rocking shallow foundations could be designed to possess many desirable characteristics such as energy dissipation, isolation, and self-centering, current seismic design codes often avoid nonlinear behavior of soil and energy dissipation beneath foundations. This paper compares the effectiveness of energy dissipation in foundation soil (during rocking) with the effectiveness of structural energy dissipation devices during seismic loading. Numerical simulations were carried out to systematically study the seismic energy dissipation in structural elements and passive controlled energy dissipation devices inserted into the structure. The numerical model was validated using shaking table experimental results on model frame structures with and without energy dissipation devices. The energy dissipation in the structure, drift ratio, and the force and displacement demands on the structure are compared with energy dissipation characteristics of rocking shallow foundations as observed in centrifuge experiments, where shallow foundations were allowed to rock on dry sandy soil stratum during dynamic loading. For the structures with energy dissipating devices, about 70–90% of the seismic input energy is dissipated by energy dissipating devices, while foundation rocking dissipates about 30–90% of the total seismic input energy in foundation soil (depending on the static factor of safety). Results indicate that, if properly designed (with reliable capacity and tolerable settlements), adverse effects of foundation rocking can be minimized, while taking advantage of the favorable features of foundation rocking and hence they can be used as efficient and economical seismic energy dissipation mechanisms in buildings and bridges.     

Seismic isolation foundations with effective attenuation zones

In this paper, a new configuration of seismic isolation foundation containing several concrete layers and some rubber blocks is proposed. The concrete layers and the rubber blocks are placed periodically to form a periodic foundation. To study the isolation ability of this new configuration of periodic foundation, an equivalent analytical model is established. For practical applications, two very useful formulas are obtained. Using these formulas, the low bound frequency and the width of the first attenuation zone can be directly approximated without the calculation of dispersion structure. This new configuration of seismic isolation foundation enjoys the first attenuation zone between 2.15 Hz and 15.01 Hz, which means that the components of seismic waves with frequencies from 2.15 Hz to 15.01 Hz cannot propagate upward in the foundation. To illustrate the efficiency of this seismic isolation foundation, the seismic responses of a 6-story frame with three different foundations are simulated. Numerical simulations show that the seismic responses of the structure with the periodic foundation are greatly attenuated as compared with those of the structure with no isolation base or with traditional rubber bearings.     

Feasibility of reducing three-dimensional wave energy by introducing periodic foundations

A new seismic isolation foundation called the periodic foundation is proposed, which can be described as a three-dimensional typical cell consisting of a high density core, a soft coating and a concrete matrix. Utilizing the attenuation zones (AZs) resulted by the periodicity of the foundation, the mechanism of this new seismic isolation system is different from the traditional ones. The seismic waves with the frequencies in the AZs cannot propagate across the foundation. Thus, the seismic responses on the top surface of the periodic foundation can be reduced significantly. In this paper, the dispersion curves of the three-dimensional three-component (3D–3C) periodic foundations are analyzed by the finite element method (FEM). The influencing factors such as physical and geometrical parameters of the typical cell are investigated. In order to verify its feasibility, a three-dimensional (3D) soil-foundation finite element model is analyzed, and the frequency zones of seismic attenuations are consistent with the AZs. The periodic foundation can greatly reduce the seismic response, which implies that the periodic foundation has a great potential application on seismic isolation.     

分层土-基础-高层框架结构相互作用体系振动台模型试验研究

本文设计实现了分层土－基础－高层框架结构相互作用体系的振动台模型试验，再现了地震动激励下上部结构和基础的震害现象和砂质粉土的液化现象。通过试验，研究了相互作用体系地震动反应的主要规律：由于动力相互作用的影响，软土地基中相互作用体系的频率小于不考虑结构－地基相互作用的结构频率，而阻尼比则大于结构材料阻尼比；体系的振型曲线与刚性地基上结构的振型曲线明显不同，基础处存在平动和转动。土层传递振动的放大或减振作用与土层性质、激励大小等因素有关，砂土层一般起放大作用，砂质粉土层一般起减振隔振作用；由于土体的隔震作用，上部结构接受的振动能量较小，各层反应均较小。上部结构顶层加速度反应组成取决于基础转动刚度、平动刚度和上部结构刚度的相对大小。     

分层弹性地基场地土扭转地震反应分析

本文对场地土按分层弹性地基土建立了合理的力学模型，通过动力分析，给出了分层弹性地基场地土扭转自振特性及在扭转地震载荷作用下强迫反应的解析解，文中的解析公式为分层弹性的基场地土扭转地震反应分析提供了一种新的解析方法．     

从地震震害中看“隔震现象”

本文在对多次地震震害资料进行研究分析的基础上,对其中符合现代隔震原理或思想的震而不倒的现象进行了分析,并将其划归为5类:(1)柱基“铰结”隔震消能;(2)结构底部柔性防潮层或薄弱层滑移隔震;(3)殿基、墙基或塔基滑移隔震消能;(4)柔性地基隔震消能;(5)采用长周期柔性结构。针对每一类情况分别进行了剖析,并列举了一系列震害实例。最后对现代隔震技术发展中所存在的问题及发展方向提出了看法。     

近场地震作用下不规则层间隔震结构的动力响应分析

层间隔震结构作为一种新型的隔震形式,不仅可以降低上部结构的动力响应,还可以弥补基础隔震结构的不足.现有研究多集中在远场地震作用下的规则层间隔震结构.本文利用通用结构分析与设计软件SAP2000分别模拟了一幢8层带裙房钢筋混凝土框架层间隔震结构、基础隔震结构和抗震结构,分析并对比了三种结构在近场地震作用下动力响应特征.结果表明在近场条件下三种结构顶层均出现不同程度的鞭梢效应;相比抗震结构两种隔震结构具有很好的减震效果,而且基础隔震结构的减震效果好于层间隔震结构;由于结构刚度突变的部位剪力较大,所以应对其裙楼顶部予以加强.     

均质及双层地基土条件下环形沟隔振效果分析

为了探究均质地基和双层土地基条件下环形沟几何参数变化对其隔振区域的影响规律,及环形沟在不同地基土层中隔振效果的差异,本文建立缩尺比为1: 15的模型试验,以地基土类型、环形沟深度、宽度及圆心角为研究变量,通过开展具体试验进行探究。结果表明:在均质地基和双层土地基环形沟隔振中,环形沟宽度变化对其隔振效果影响较小,环形沟深度及圆心角是影响其隔振效果的重要参数,且深度和圆心角越大,隔振效果越好,但当地基土为成层土地基,环形沟深在临近土层分界面深度增大时,环形沟隔振效果相对减弱;在均质地基和双层土地基中,相同参数条件下,均质地基土较双层地基土具有更好的隔振特性;振源与环形沟之间及环形沟末端位置区域由于振动波的传播特性存在振动增强区域。     

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.     

复杂地震激励下隔震结构地震响应研究进展

隔震技术作为当前最有效的结构减震控制技术之一,在世界各国高烈度地区广泛建造。随着隔震技术的大范围推广,建造工况更为复杂的隔震工程随之不断涌现。系统深入研究复杂地震激励下隔震结构地震响应,是隔震工程长期安全服役的重要保障,也是隔震技术能够不断完善和推广的坚实基础。本文从复杂地震激励涵盖的多维地震、近场和近断层地震、行波效应以及土与结构相互作用四个主要方面入手,依据国内外相关文献开展综述,探讨了复杂地震激励下隔震结构研究存在的问题,并对此进行展望。