日本研究出用于小地震的减震建筑方法

日本一家建筑公司1992年1月9日宣布,他们开发出了复合减震建筑方法,即把用于发生频率高的小地震的积层橡胶重新安装在过去用于大地震的减震装置上。当发生小地震时,主要是易在水平方向上变形的下部的积层橡胶发挥作用;当发生大地震时,则是过去的减震装置部分起作用。据说,采用这种复合减震装置在烈度为4的地震中,成功地将传给建筑物的振动控制在原有减震装置的约二分之一左     

日本开发出新的减震施工法

为使电子计算机等免遭大地震的破坏,日本大成建设公司开始采用制止地震动在建筑物主体中传播的新减震施工法。该施工法采用的减震方式是给支撑大楼重量的支柱穿上摩擦小的合成树脂“鞋”,使其在不锈钢板上象溜冰一样滑动,来防止振动的传播。据说,与以往的减震施工法相比,新减震施工法的突出特点是,越是在发生强烈地震时越能发挥其效果,它能将大楼的晃动由过去的1/3减少到1/5。第一个采用这种新减震施工法的钢筋混凝土的4层大楼正在横滨市户塚区大成建设公司技术研究所院内施工,预计1988年6月底竣工。     

单层工业厂房-TMD减震控制系统研究

提出了采用质量调谐减震控制技术对厂房结构进行减震控制的方法。利用屋盖系统作为附加质量,屋盖支座采用夹层橡胶隔震垫,建立了厂房-TMD系统模型,并用非线性时程分析法对其进行了多种地震动激励下的计算分析,探讨了厂房-TMD减震体系减震效果的参数影响及减震机理。结果表明,采用质量调谐减震技术对单层工业厂房进行减震是一种有效的方法。     

小高层结构屋顶保温层TMD减震分析

提出了利用小高层结构屋顶保温层和铅芯橡胶支座作为TMD装置来达到减震的设想。通过SAP2000有限元软件利用动力时程分析方法对其减震效果进行了分析。结果表明,该屋顶保温层TMD装置可有效降低结构的动力响应,其中控制后结构的楼层位移和楼层加速度的平均值降低了约20%,层间位移平均值降低了30%左右,层间剪力平均值减小了约20%~30%。利用小高层结构屋顶保温层和橡胶支座作为结构的减震控制系统具有一定的可行性和实用性。     

平面P波入射下深埋圆形复合式衬砌隧道抗减震机理研究

基于Fourier-Bessel级数展开法,研究深埋圆形三层复合式衬砌洞室在平面P波入射下的动应力集中问题,并给出三层衬砌洞室动应力集中系数级数解析解;依托某IX度地震区管道隧道实际工程,分析不同衬砌刚度组合和厚度组合对洞室动应力集中系数的影响。研究表明:注浆加固洞室围岩和设置减震层都可以降低二次衬砌动应力集中系数;增大围岩注浆区弹性模量和厚度,有利于减小衬砌动应力集中系数,最优围岩注浆区厚度为1倍洞室净空半径;减震层弹性模量降低,减震层厚度增大,二次衬砌动应力集中系数变小,减震层弹性模量宜低于围岩弹模1/20,最优减震层厚度宜取1/50的洞室内净空半径。最后针对实际管道隧道抗减震技术,考虑围岩稳定性,提出"围岩-加固圈-减震层-衬砌"新型减震结构,分析结果表明:对比其他三种抗减震措施,新型减震结构的减震效果最好。     

日本加紧开发新的减震技术

由日本各建筑公司和大学研究人员进行的建筑物减震技术开发工作进入高潮。中部大学研究出用粘性体吸收晃动的建筑方法;户田建筑公司与三菱炼钢公司共同研制了节能型减震装置。目前,超高层建筑已不仅限于办公大楼,就连公寓大楼也是超高层的,因而如何减小地震时产生的晃动成了重大的课题。由于岸线开发扩展为全国规模,减震技术作为地基液化对策也是很必要的。因此,一些部门相继在研究所内设置振动实验室。中部大学研制出新减震建筑方法中部大学(爱知县春日井市)工程系副教授塜越勇等研究出了让沥青等“粘性体”吸收地震动能量并把建筑物的晃动控制在地表的十分之一以下的新减震建筑法模型。这一方法称作“粘性减震建筑法”,也可应用于高层建筑     

橡胶砂垫层在不同类别场地上的减震效应研究

橡胶砂(RSM)垫层减震是一种适用于低层房屋的低成本减震方法,关于场地类别对其减震效应影响的研究尚未开展。采用简化的层间剪切模型模拟减震垫层-上部结构动力相互作用体系,建立了RSM垫层"减震地基"分析模型。针对30%配比的橡胶砂,考虑3种垫层厚度200 mm/300 mm/500 mm、4种基底压力50 kPa～300 kPa,基于对取自于不同场地类别的195条地震波的刚性地基反应谱和RSM垫层"减震地基"反应谱的分析对比,得到以下结论:(1)RSM垫层的减震效应受场地类别的影响,场地卓越周期越短,减震效应越好;(2)RSM垫层厚度越大,减震效应越好,但当垫层厚度达到500 mm时,减震性能鲁棒性变差,且这种鲁棒性的劣化与场地类别无关;(3)各种场地类别地震波作用下,RSM垫层减震效应均随输入地震加速度和基底应力的增大而增加,但随着前者的增加,后者的影响减小。     

高层医疗建筑消能减震技术应用研究

医疗类建筑是抗震救灾的重要场地,如何保证医疗建筑在发生地震时实现“大震不倒”甚至“功能不中断”,成为值得研究的关键问题。对于位于发震断层附近的医疗类建筑,本文以实际项目为例,采用粘滞阻尼器作为一种消能减震的手段,将减震结构与非减震结构在多遇地震和罕遇地震工况下的地震响应进行对比。结果表明:多遇地震工况下,粘滞消能器发生轴向拉压变形开始耗能,能够提供3%的附加阻尼比,主体结构地震力减小,结构构件尺寸较非减震结构能够更好地满足医疗建筑的使用要求;罕遇地震工况下,设置粘滞消能器的结构X与Y向最大层间位移角分别为1/214和1/230,结构塑性铰分布满足“强柱弱梁”的设计准则,整体结构基本满足“大震下功能不中断”的性能要求。     

新型扇形盘式消能器减震性能参数分析

提出了一种新型扇形盘式效能器(fanshaped disc-type energy dissipator,FDED),阐明了其原理、特点,导出其设计要点和设计理论,采用数值方法分析了FDED的减震性能,研究不同设计参数对FDED减震性能的影响。结果表明:FDED设计原理可行,减震机理明确,其转盘式的构造可起到有效的位移放大效果,使得消能器在小激励位移下发挥耗能作用;FDED具有明显的双线性恢复力特性和稳定的耗能性能,等效黏滞阻尼系数可达50%以上;阻尼件中橡胶硬度的改变对FDED初始刚度的影响不敏感,但对FDED屈服后刚度和等效黏滞阻尼系数的影响较为明显。随着橡胶硬度的增大,FDEDE的屈服后刚度上升,等效黏滞阻尼系数降低;保持阻尼层中橡胶层的总厚度不变,通过增减叠层钢板改变单层橡胶层的厚度对于调整FDED的减震性能影响不大;调整铅芯直径的大小主要影响FDED的屈服力和耗能性能。随着铅芯直径的增大,FDED的屈服力也增大,耗能能力逐渐提高。     

输水隧道的减震措施研究

隔震技术是近几十年发展起来的新技术,对地面结构减震效果显著。本文运用Newmark隐式时间积分有限元法并采用粘-弹性人工边界,分析了在输水隧道施工中设置减震层和注浆加固一定范围内围岩这2种方法的减震效果、适用条件及其减震机理。计算结果表明：减震层或加固层的设置均使隧道衬砌应力减小,起到保护隧道衬砌的作用;在较大的范围内注浆加固围岩的办法,对软土中的输水隧道的减震更加有效,它能充分发挥围岩的承载能力;而在围岩与衬砌间设置减震层的办法,对稳定性极好的坚硬围岩中的输水隧道的减震效果更加有效。计算结果可为地震区的输水隧道抗震设计提供依据。     

场地条件对桥梁减震设计效果的影响

采用大型有限元程序ANSYS对实桥进行建模,利用时程分析方法,考虑不同场地土、地震动输入、剪切波速等因素的影响,计算分析了桥梁结构使用铅销橡胶支座时,其地震反应值减震率的变化规律,提出了采用铅销橡胶支座进行桥梁减震设计的应用范围.研究结果表明,对于Ⅰ、Ⅱ类场地土,安装有铅销橡胶支座的减震设计桥梁具有良好的减震效果;对于Ⅲ、Ⅳ类场地土,采用相同设计方法的桥梁其减震效果不断降低,尤其当剪切波速小于140m/s后,使用铅销橡胶支座的减震桥梁已达不到减震的设计要求,应采取其他方法来降低桥梁结构的地震反应.     

TMD基础隔震混合减震体系地震响应研究

针对基础隔震体系遭受强地震时隔震层位移较大问题,提出了将调谐质量阻尼器(TMD)与基础隔震技术联合应用,形成一种新型的混合减震体系,以此控制隔震层的位移,同时减小上部结构响应。以一栋七层基础隔震体系为仿真算例,分别分析地震激励下基础隔震结构、调谐质量阻尼器(TMD)设置于基础隔震结构底层和顶层的混合减震体系地震响应。仿真结果表明:附加调谐质量阻尼器(TMD)不但能够有效减小隔震层的地震响应,同时对上部结构的响应也有不同程度的减小;对于附加调谐质量阻尼器位于底层而言,质量调谐阻尼器(TMD)位于顶层能够更有效的减小基础隔震体系的地震响应。     

液化层减震机理研究

液化层的减震作用一直是引人入胜的话题,但至今没有做过系统的研究。本文通过国内首次研制的多层剪切砂箱试验及一维有效应力分析对液化前后的应力、应变及减震机理等作了探讨。计算结果与实验结果在定性上是一致的,与通过宏观震害得到的认识也是相符的。     

高墩大跨度铁路简支钢桁梁桥的减震性能分析

采用时程分析方法,研究了具有减隔震支座的铁路高墩大跨度简支钢桁梁桥的减震性能,探讨减隔震技术在高墩桥梁中的适用性.通过数值分析研究了采用铅芯橡胶支座、盆式橡胶支座和双曲面支座时的减震效果.计算结果表明,在铁路高墩大跨度简支钢桁梁桥上使用减隔震支座具有一定的减震效果.     

钢管混凝土框架-混凝土核心筒减震结构振动台试验研究

某超高层钢管混凝土框架-混凝土核心筒结构因指标超限在设计中采用了耗能减震技术,为了检验该减震结构的抗震性能,制作了1/35的缩尺模型,通过在钢管混凝土框架设置阻尼器或不设置阻尼器,进行模拟地震振动台对比试验,研究了模型结构的动力特性和不同烈度地震作用下的加速度、位移和应变响应。研究结果表明:地震作用下,该钢管混凝土框架-混凝土核心筒减震结构与钢管混凝土框架-混凝土核心筒结构相比,位移、加速度和应变响应均有一定程度的降低;罕遇地震作用下,通过设置耗能减震构件,层间位移角最大值从超过规范要求的1/84减低至满足规范要求的1/130,表明该减震结构具有更优良的抗震性能。     

高烈度艰险山区跨断层隧道减震层减震技术研究

为进一步提高高烈度艰险山区跨断层隧道的减震性能,依托丽香铁路蒙古哨隧道工程,利用有限差分数值软件FLAC~(3D)对跨断层隧道施设减震层不同模式的减震效果进行研究。研究结果表明:减震层施设于初支与围岩间,其横向位移减小4.17%、竖向位移减小14.32%、最大主应力减小47.89%、最小主应力减小25.93%、最大剪切应力减小27.74%、最小安全系数提高34.62%～59.40%;减震层施设于初支与二衬间,其横向位移减小3.72%、竖向位移减小7.73%、最大主应力减小16.11%、最小主应力减小20.21%、最大剪切应力减小20.73%、最小安全系数提高0.04%～28.38%;减震层施设于初支与围岩间的减震效果优于施设于初支与二衬间。研究成果对于跨断层隧道的减震设计及减震技术有着重要的意义。     

桥梁减震性能研究

针对当前桥梁延性抗震及减、隔震设计的研究现状，阐述了在桥梁减、隔震设计中存在的问题，并采用编制的有限元非线性动力分析程序，对设置橡胶支座的一座简支梁桥的抗震性能进行了分析，检验了减、隔震支座的减震效果，比较了普通延性抗城和普通板式橡胶支座，铅芯橡胶支座的减震特点对减、隔震桥梁的延性地震响应特性进行了初步的探讨。     

高烈度区连续梁桥的减震设计方法研究

本文以高烈度区的某三跨连续梁桥为例，分别采用基础隔震和消能减震两种措施进行结构的减震分析；针对隔震结构减震效果好但主梁位移过大的特点，提出了在采用铅芯橡胶隔震支座的同时设置粘滞阻尼器的减震方案，其非线性时程分析结果表明，该方案能有效地降低结构的地震反应，可供工程实践参考。     

大地震减震作用研究综述

２０世纪８０年代，中国的地震学者曾对华北地区大地震的减震作用问题进行过一系列卓有成效的研究。尤其是本文作者建立了“累积频次”和“累积概率”的概念之后，将随机分布的观测数据点变为连续分布的“减震作用场”，实现了大地震减震作用的定量描述，使其研究结果能较好地运用到中长期地震趋势预测与工程场地的地震安全性评价中去。     

装有铅橡胶复合阻尼器结构的减震研究

本文在普通铅芯橡胶垫的基础上,提出了一种新型阻尼器－铅橡胶复合阻尼器,并介绍了其构造与工作原理,建立了铅橡胶复合阻尼器结构的分析模型,并对铅橡胶复合阻尼器的减震效果进行了初步分析。结果表明,铅橡胶复合阻尼器具有很好的减震效果具有广阔的应用前景。