低硬度大直径橡胶隔震支座竖向荷载作用下钢板应力研究

采用大型通用有限元程序,对低硬度大直径橡胶隔震支座在竖向荷载作用下的基本性能进行了精细有限元分析。分析了在竖向荷载作用下支座上下封板、内部钢板的各种应力分布,以及支座顶部是否施加竖向同位移约束、支座孔径比、橡胶材料G值、内部单层橡胶厚度与内部单层钢板厚度之比对支座内钢板受力的影响。结果表明,内部钢板最大Mises应力、最大径向水平正应力约为支座竖向压力的4倍、2.5倍;支座顶部是否施加竖向同位移约束对支座用钢板内力影响较大,特别是支座上封板;橡胶G值的变化对内部钢板受力基本没影响;支座孔径比对靠近孔边缘部分内部钢板应力不均匀性分布影响较大;内部单层橡胶厚度与内部单层钢板厚度的比值对内部钢板的Mises应力、径向正应力、环向正应力影响较大,但对其竖向正应力基本没影响。     

隔震层竖向刚度对高层基础隔震结构的影响

高层隔震建筑的隔震层在罕遇地震作用下会产生拉应力。本文通过对一栋20层的高层隔震结构,分别采用等拉压刚度模型和不等拉压刚度模型进行动力非线性时程分析,研究叠层橡胶隔震支座竖向刚度模型对高层基础隔震结构动力响应的影响。研究表明,超出线弹性工作范围后,竖向等拉压刚度模型将会低估隔震层的竖向位移量,低估上部结构的动力响应。     

多层隔震结构的竖向地震作用研究

国外对隔震结构竖向地震反应的观测结果和对隔震结构竖向地震作用计算的规定,都与我国抗震规范有较大差别。本文通过反应谱和时程分析,讨论了多层隔震结构的竖向地震作用取值及竖向地震作用效应,对我国抗震规范的有关规定作了探讨,认为除位于近断层附近的隔震建筑外,其它隔震结构的竖向地震作用可取与不隔震结构相同;对于多层隔震建筑,多遇地震下可不考虑竖向地震作用,在罕遇地震下,应对所有隔震结构验算支座是否受拉或失稳,并且组合时应计入竖向地震作用效应。     

基础隔震结构在侧向碰撞下的地震反应分析

本文针对基础隔震结构和临近构造物发生的碰撞问题进行了计算机三维模拟分析。定义了碰撞影响指标Q,建立了隔震结构的碰撞分析模型,通过弹塑性时程分析,分别从碰撞刚度、上部结构刚度、隔震支座、临近构造物与基础隔震结构的距离、地震动强度等5个方面研究了碰撞对基础隔震结构的影响作用。     

组合基础隔震在建筑工程中的应用

隔震作为一种新的抗震技术,已广泛应用于新建和加固的建筑工程,同时,许多新型式的支座得到了开发和应用。组合基础隔震是一种新的隔震设计思想,能充分应用不同类型隔震支座的特性,有效降低上部结构地震反应。本文介绍了组合基础隔震在某一工程中的应用,工程中使用的支座包括普通橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座和弹性滑板支座三种类型,对全部使用支座进行了常规检测,结构计算采用等效线性法、能量包络法和时程反应分析等方法,计算结果表明:组合基础隔震能有效降低上部结构的反应,隔震层的变形控制在安全范围之内。     

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。     

LRB基础隔震结构在极罕遇地震作用下的抗震性能研究

以典型的四层、六层和八层LRB(铅芯橡胶隔震支座)基础隔震结构为研究对象,通过大量的弹塑性时程分析,对极罕遇地震作用下的地震响应特点进行了分析;采用参数化方法,研究了隔震系统的力学性能参数和上部结构屈服强度比的变化对LRB基础隔震结构抗震性能的影响.结果表明:在极罕遇地震作用下,LRB基础隔震结构上部结构首层的层间位移...     

竖向荷载作用下钢管混凝土柱双向RC楼盖整体性能

通过钢管混凝土柱双向RC楼盖的竖向荷载试验,研究了其整体力学性能,包括弯矩分布规律、挠度变化规律及破坏形态等性能。将美国直接设计法、中国经验系数法、有限元分析结果与试验结果进行了对比分析。结果表明,直接设计法和经验系数法均可用于周边固支双向楼盖的设计与配筋,但弯矩系数需调整,周边现浇剪力墙体可以使楼盖整体承载力显著提高。楼盖挠度变化与区格形状、楼盖厚度及跨度等因素有关。建议在规定限制范围内,适当增加板厚,同时可采用钢管混凝土柱基础和剪力墙基础一体化施工,以提高结构整体刚度。     

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。     

多层基础隔震房屋结构在水平地震力作用下的振动传递

文章将周期结构原理与导纳方法结合起来，分析了带复合结构单元的有阻尼的有限周期系统的波传播和振动特性，得到了有限周期结构自振频率的一般表达式。     

Seismic response of light internal equipment in base-isolated structures

The seismic response of light secondary systems in a building is dependent on the response of the primary structural system to the seismic ground motion with the result that very high accelerations can be induced in such secondary systems. This response can be reduced through the use of aseismic base isolation which is a design strategy whereby the entire building can be decoupled from the damaging horizontal components of seismic ground motion by the use of some form of isolation system. The paper presents a theoretical analysis of the response of light equipment in isolated structures and a parallel experimental programme both of which show that the use of base isolation can not only attenuate the response of the primary structural system but also reduce the response of secondary systems. Thus, the design of equipment and piping in a base-isolated building is very much simpler than that for a conventionally founded structure: inelastic response and equipment-structure interaction need not be considered and multiple support response analysis is rendered unnecessary. Although an isolation system with linear elastic bearings can reduce the acceleration of the structure, it may be accompanied by large relative displacements between the structure and the ground. A system using lead-rubber hysteretic bearings, having a force-displacement relation which is approximately a bilinear loop, can reduce these displacements. A parallel experimental programme was carried out to investigate the response of light equipment in structures isolated using lead-rubber bearings. The experimental results show that these bearings can dissipate energy and limit the displacement and acceleration of the structure but are less effective in reducing the accelerations in the internal equipment. The results of both the analysis and the tests show that base isolation is a very effective method for the seismic protection of light equipment items in buildings.     

基础隔震结构全寿命费用研究

近年来,隔震结构初期投入与将来可能的损失成为工程各界关注的焦点,本文详细分析了隔震结构全寿命费用的组成,建立了适合于初步估计和详细计算的基础隔震结构初始造价共性和个性评估模型;分析了隔震结构检查维护费用的计算方法;给出了隔震结构失效损失费用的组成及计算方法;最终得出全寿命周期的总费用评估模型.算例分析结果表明:虽然隔震...     

单轴平扭耦联基础隔震结构动力简化分析

为了建立单轴平扭耦联基础隔震结构的动力简化分析方法,探讨了影响结构扭转反应的参数取值规律,首先基于层单元模型,通过假定上部结构楼层回转半径、偏心距、弹力半径相等,推导了单轴平扭耦联基础隔震结构线性化的动力计算方程;其次,运用该简化分析方程,通过一算例进行了动力响应的参数分析。结果表明:调整隔震层刚心使其与上部结构质心位置接近,可显著降低偏心隔震结构扭转反应;增大隔震层刚度半径及阻尼半径可有效减少或抑制结构扭转反应;所建简化分析方程能有效模拟偏心隔震结构动力响应。     

隔震换能结构体系的能量分析

将换能器安装在隔震结构的隔震层处,由结构和换能装置构成隔震换能结构体系,它既可以将地震输入给结构的部分能量转换成液压能,实现地震能量的转换,又能减小隔震层的水平位移,降低对隔震层的技术要求,降低造价。本文详细研究地震输给隔震换能结构体系的能量在体系各部分的分配,并与普通隔震结构对比,从能量的角度揭示隔震换能体系的换能控制原理。     

隔震换能系统的性能及其参数影响分析

在建立了隔震换能结构体系数学模型的基础上,以一个五层框架隔震结构为例实现了系统的动态仿真分析。详细讨论了四个主要参数的变化对振动控制效果和换能效果的影响,这些参数包括隔震换能系统的活塞面积,活塞最大行程,蓄能器体积和油液弹性模量等。结果表明,活塞面积和蓄能器体积对系统性能影响比较大,而活塞最大行程和油液弹性模量对系统性能影响较小。     

Non-classical damping in dynamic analysis of base-isolated structures with internal equipment

It has been shown that the use of base isolation not only attenuates the response of a primary structural system but also reduces the response of a secondary system mounted on or within the main structure. The isolation system, superstructure and equipment may be made of different materials with significantly different energy dissipation characteristics such that the damping matrix for the combined system is non-classical and can only be approximately expressed by modal damping ratios if the classical mode method is used for analysis. The object of this paper is to evaluate the accuracy of this procedure in approximating the responses of base-isolated structures and internal equipment. The complex mode method can provide exact solutions to problems with non-classical damping and is used here to find the exact response of the isolation-superstructure-equipment system. The entire system is assumed to be linear elastic with viscous damping and the superstructure is assumed to be proportionally damped so that the deformation of the superstructure can be expressed in terms of its classical modes. Recognizing that the ratio of the equipment mass to the structural mass and the ratio of the stiffness of the isolation system to the superstructural stiffness are both small, perturbation methods are used to find the response. This study shows that the response of base-isolated structures can be determined by the classical mode method to some degree of accuracy, but the higher frequency content is distorted. The equipment response derived by the classical mode method is much smaller than the exact solution so that the complex mode method should be applied to find equipment response.     

基于隔震结构Benchmark模型的隔震层刚度分布分析研究

在隔震结构Benchmark模型的基础上,建立了相应的动力反应计算方法及计算程序,并在理想化隔震层刚度布置的情况下研究了隔震层水平刚度分布对基础隔震结构地震响应的影响.通过针对Benchmark模型设计的3种隔震方案的计算结果比较表明:当隔震层刚度中心靠近结构质心时,能显著降低结构的扭转反应,但同时增大了水平位移分量.文中在隔震结构Benchmark模型上建立的计算方法和结论为隔震体系计算和隔震方案设计提供了可靠的依据和途径.     

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.