基于刚度比的基础隔震结构减震系数

水平向减震系数是隔震设计的重要指标.将上部结构与隔震层刚度之比作为基本变量,通过双自由度等效模型对减震系数的影响因素进行了理论研究.通过振型分析计算了上部结构的等效转换系数,推导了刚度比形式的内力和减震系数表达式,分析了减震系数的影响因素,计算了隔震结构满足减震系数要求所需的刚度比限值.发现减震系数曲线存在不变量即基准曲线,提出基准点概念.结果表明,刚度比和隔震层阻尼比是减震系数的决定因素,减震系数随刚度比或隔震层阻尼比增大而减小;当刚度比大于4.5或8时,减震系数分别低于0.5或0.4;与5个工程实例对比,减震系数表达式准确性较好.成果整理成表格可供查阅.

基础隔震高层建筑结构减震系数研究

针对质量、刚度沿高度分布相对均匀的基础隔震高层建筑结构建立其等效梁模型,基于振型分解反应谱法对隔震及非隔震结构振型数、振型参与质量、地震剪力、力矩等关键指标进行探讨分析。给出了确定水平向减震系数指标的临界刚度比、临界周期比,进一步分析了该两个临界比值对减震系数的一般性控制规律。研究结论表明:当隔震后、前结构基本周期比r_(T1)>1.3或上部结构整体等效刚度与隔震层水平等效刚度之比r_(kh)>0.8时,可有效抑制高层剪力墙隔震结构高阶振型反应,仅需考虑基本振型对结构地震反应的贡献;结构隔震后、前的底部剪力比、力矩比与上部结构整体等效刚度与隔震层水平等效刚度之比r_(kh)、基本周期比r_(T1)有关,与质量、阻尼等参数无关;当r_(kh)小于临界刚度比r_(kh)B或r_(T1)小于临界周期比r_(T 1B)时,底部力矩减震效果较剪力要差,应以隔震后、前结构底部力矩比作为减震效能评价指标,当r_(kh)大于临界刚度比r_(kh)B或r_(T1)大于临界刚度比r_(T 1B)时,则应以底部剪力比作为评价指标。其中,r_(kh)B,r_(T 1B)可按该研究所给数值取用。所得相关研究成果可为相关理论研究及工程应用提供参考和依据。

软弱场地上考虑SSI效应的隔震结构水平向减震系数研究

依据建筑抗震设计规范反应谱曲线,同时考虑SSI效应对隔震结构及非隔震结构水平地震作用的影响,建立了软弱场地上考虑SSI效应的隔震结构水平向减震系数的简化算法。在此基础上给出了软弱场地上考虑SSI效应的隔震结构计算流程,深入研究了考虑SSI效应的隔震结构水平向减震系数在不同影响参数下的变化规律。通过参数研究发现:软弱场地条件下多层隔震结构考虑SSI效应的的水平向减震系数随波速参数、周期比和高宽比的增大而增大,相应的隔震效果越差;而软弱场地条件下高层隔震结构在达到一定的周期比时,考虑SSI效应的水平向减震系数随波速参数的增大而增大,但增幅较小,考虑SSI效应的水平向减震系数随高宽比的增大而减小。研究表明:软弱场地条件下隔震结构经过合理的设计,水平向减震系数可达到预期值,隔震结构能取得较理想的隔震效果。

某教学楼在不同隔震参数配置下的减震系数研究

GB 50011—2001《建筑抗震设计规范(2008年版)》中隔震设计是采用减震系数的方法,但是隔震参数在不同配置时的减震系数研究还比较少。通过对某教学楼采用橡胶隔震和带摩擦阻尼的橡胶隔震分析,研究该结构在这两种情况下的地震反应,并结合规范得出减震系数。为分析带摩擦阻尼的橡胶隔震不同配置时的地震反应,提出摩擦阻尼和橡胶支座恢复力配置比R,研究结构在不同R时的地震反应及减震系数。结果表明:隔震后上部结构地震反应明显减小,橡胶隔震可使上部结构设防烈度降低1.5度,带摩擦阻尼的橡胶隔震可降低1度。采用参数R分析减震效果时,摩擦阻尼一定而增大R,结构的层间剪力和减震系数都减小,但当R值大于5时,减震系数趋于稳定值。

钢筋沥青隔震层计算减震系数修正方法探讨

在振动台模拟试验的基础上,研究了减震系数的修正方法。对有沥青油膏和无沥青油膏两种情况减震系数的试验值和理论值进行了对比分析。还通过对减震钢筋偏斜角度的概率分布分析,对如何修正计算减震系数进行了探讨,提出了一种利用数理统计理论对其合理有效地进行修正的方法。

非隔震结构嵌固位置对基础隔震结构水平向减震系数的影响

对比分析了非隔震结构直接嵌固,及设置与隔震结构隔震层高度相同的框架柱两种做法对水平向减震系数计算结果的影响;同时探讨了随隔震层高度及结构层数变化、水平向减震系数的变化规律。结果表明:与直接将非隔震结构嵌固在基础的做法相比,采用在上部结构下设置框架柱的做法得到的水平向减震系数均偏大,按此做法得到的减震系数结果设计上部结构将偏于安全。随隔震层高度的增加,此做法所得减震系数结果小幅增大。随结构层数的增加,两种做法所得水平向减震系数逐渐接近于相等。在隔震设计时,对于中低层建筑,建议采用下设同高框架柱的方法;对于高层建筑,两种方法均可采用,该结果可供相关设计和研究人员进行隔震设计时参考使用。

近断层脉冲型地震动对基础隔震结构水平向减震系数的影响分析

水平向减震系数是基础隔震设计的重要参数之一。为研究近断层脉冲型地震动对水平向减震系数的影响,以单自由度体系为研究对象,基于反应谱法,给出单自由度体系的水平向减震系数计算公式,考虑近断层影响,分析不同方法中水平向减震系数的差异;以多自由度体系为研究对象,选取36条近断层脉冲型地震动,同时剔除其中的主脉冲成分,得到36条非脉冲型地震动,将这72条地震动作用于多层基础隔震结构,基于时程分析法,对比了在脉冲和非脉冲型地震动作用下的水平向减震系数变化规律,并分析脉冲周期、场地类别和断层距对水平向减震系数的影响。研究结果表明:现行方法虽有一定的合理性,但是难以准确考虑近断层脉冲型地震动对水平向减震系数的影响。随着地震动强度的增大,水平向减震系数呈先减小后增大的趋势,相同地震动强度下,近断层脉冲型地震动作用下结构的水平向减震系数更大,变化幅度更大。近断层脉冲型地震动对水平向减震系数有放大作用,水平向减震系数的放大系数随着近断层地震动脉冲周期的增大,呈整体增大的趋势。当断层距较小时,水平向减震系数的放大效应更为显著,而与场地类别无明显关系。在近断层基础隔震结构设计中,水平向减震系数的放大系数建议取1.50。

隧道横穿高烈度地震区滑坡衬砌减震效果评估方法试验研究

为评价高烈度地震区滑坡隧道减震结构的减震效果,利用振动台模型试验测试,得到不同强度地震波作用下试验模型的加速度和动应变等数据信息;结合试验模型宏观灾变变形特征,采用多指标评估方法,揭示隧道减震结构区域性空间动力响应特征;基于弹塑性效应定义隧道结构塑性减震系数(PDC),阐明隧道结构的损伤演化规律。研究结果表明:(1)滑坡体破坏表现出区域性损伤破坏的连续性,隧道结构的损伤部位存在区域性差异;(2)隧道结构不同位置的加速度、速度和位移到达峰值的次数和时间存在差异,隧道结构局部及整体的动态响应受不同频段地震波的影响;(3)海绵橡胶材料作为隧道衬砌减震层具有良好的减震效果,但不会改变隧道结构受损变化的形式和频谱响应特性;(4)隧道结构的损伤破坏具有明显的累积效应,整个过程可分为弹性变形阶段、弹塑性变形阶段和塑性变形阶段,实际隧道工程抗减震设计应防止隧道结构过早进入塑性变形阶段。研究成果可为高烈度地震区隧道穿越滑坡区的变形机理及防控措施设计提供一定的理论参考。

基于结构设计的LRB基础隔震结构水平向减震系数研究

现行的建筑抗震设计规范(GB50011-2010)中隔震结构的上部结构地震作用计算采用水平向减震系数的方法,不同的水平向减震系数对应着隔震后上部结构水平地震作用所对应的烈度分档。由于水平向减震系数与基础隔震系统的力学性能参数密相关,但对于两者之间的变化规律所开展的研究较少。该文以目前国内外最为普遍的LRB基础隔震结构为研究对象,通过等效线性化和振型分解反应谱方法,建立起了LRB隔震系统力学性能参数和上部结构地震作用的水平向减震系数之间的数学关系式以及计算方法,提供给工程设计人员用于基础隔震结构的初步设计过程之中。通过参数研究发现:上部结构自振周期小于0.6s,可以实现隔震后上部结构的水平地震作用比非隔震时降低一度半,上部结构自振周期介于0.6s^1.0s之间,可以实现降低一度,上部结构自振周期大于1.0s,最多可以实现降低半度。

速度脉冲型地震动对隔震结构减震系数影响研究

选取91组速度脉冲时程,每组均包括原始时程和去掉速度脉冲后的时程。按震中距把91组时程分成11类,统计结果表明：速度脉冲主要分布在震中距50km以内,约占80%,再考虑到每一类时程的数量不悬殊,将11类时程按震中距归并为7类。以实际高层钢筋混凝土框架结构工程为例,将这7类时程作为地震动输入分别进行隔震计算。结果表明：采用含速度脉冲时程进行隔震计算时,层间剪力和减震系数分别是采用不含速度脉冲时程计算结果的1.45～1.82倍和1.40倍,两者基本呈先增大后减小趋势;提出了速度脉冲型地震动工程特性研究,含速度脉冲时程与不含速度脉冲时程应具有同源性准则。

基础隔震结构扭转减震评价

对不同隔震层偏心率的基础隔震结构进行了分析,提出了扭转减震系数的概念。通过对比水平减震系数与扭转减震系数,得到如下结论:隔震层偏心率在5%以下时,上部结构水平减震系数要大于扭转减震率;当隔震层偏心率大于5%时,上部结构水平减震系数要小于扭转减震系数,此时结构减震效果不能用水平减震系数来表示。

近场地震作用下750 kV变压器隔震结构地震响应分析

以某750 kV变压器为研究对象,采用有限元软件SAP2000,对远、近场地震作用下750 kV变压器隔震前后的地震响应进行时程分析。对比分析近场地震作用和远场地震动作用下750 kV变压器的设备底部剪力、加速度响应和动力反应放大系数,结果显示隔震后的750 kV变压器减震系数最小可达0.35,动力反应放大系数最小可降低为隔震前的43%,减震效果良好;同时与远场地震作用相比,近场地震作用下750 kV变压器地震响应均有所增大,对750 kV变压器结构安全存在不利影响。

软土场地基础隔震建筑减震性能研究

本文研究土与结构相互作用(SSI)对多层及中高层基础隔震建筑地震需求及隔震效率的影响规律,隔震层采用LRB铅芯橡胶与LNR普通橡胶隔震支座组合,就我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中软土场地设置隔震层问题做探讨。提出土与基础隔震结构相互作用的简化计算模型,对不同场地及隔震设计目标下的多层及中高层基础隔震结构进行时程分析。研究表明:软土场地基础隔震建筑隔震层的有效隔震效率相对于硬土场地有所下降,必须通过设置具有一定规格的LRB支座来满足隔震目标。本文给出了铅芯橡胶支座极限变形需求随建筑层高及隔震目标变化的规律。

基于自由振动响应的基础隔震建筑减震能力评估方法研究

目前国内外已修建完成了大量隔震建筑,但仅有少量经受了地震检验,绝大部分隔震结构减震能力能否达到设计目标尚存疑问。本文针对基础隔震建筑,提出了一种基于自由振动响应的减震能力评估方法。首先,对隔震建筑进行多级幅值初位移自由振动原位试验,获取结构的抗震能力曲线;其次,根据地震反应谱建立地震需求曲面,进而确定隔震结构性能点;最后,根据抗震设计规范计算水平减震系数,直接评估隔震结构的减震能力。与传统基于静力推覆的能力谱法相比,该方法考虑了动力效应,更接近实际情况;且性能点的确定过程无需迭代,操作简便。本文给出了上述评估方法的详细步骤,并以某实际工程为数值算例初步验证了评估方法的有效性。

房屋建筑减震隔震技术在合肥市的应用

简要介绍了合肥市推广应用建筑抗震新技术(减震隔震技术)的有关规定和要求;通过近年来全市应用消能减震新技术的典型工程,介绍消能减震技术在工程运用中达到的抗震设计目标和解决的抗震设计难题。着重介绍合肥168中学体育馆采用隔震技术的目的、目标和效果,该项目的成功实施为合肥市进一步推广应用建筑减震隔震技术起到积极作用。

新旧抗震规范关于隔震、消能减震设计要求的对比

对2010版建筑抗震设计规范和2001版建筑抗震设计规范中关于隔震、消能减震设计内容进行了对比分析,从新老规范关于隔震内容改变的原因进行论述,进行了新旧抗震规范对隔震、消能减震设计影响的研究。

导水屏障调谐减震渡槽振动台试验

横向地震动激励下,渡槽中水体发生晃动,有可能放大渡槽的地震响应。为抑制渡槽中的水体振动,该文提出了适用于大型渡槽的导水屏障。该导水屏障沿顺槽向安装于渡槽中,将水体横向分隔,同时设置了部分通孔,便于水体通过,由此改变水体在渡槽中的横向振动特征,进而减小渡槽地震响应。为探究导水屏障对渡槽的减震效果,依托典型的大型渡槽实际工程,该文设计了矩形渡槽和U形渡槽的振动台试验,考虑了槽内水位高度、屏障透水率等参数对渡槽减震效果的影响。通过振动台试验,获得了渡槽在白噪声、简谐荷载和地震动激励下的动力响应,同时得到了渡槽的自振频率和盖梁峰值加速度等结构响应。试验结果表明:导水屏障可以提升渡槽溢水的台面加速度阈值,实际减小了渡槽中水体振动。定义渡槽盖梁峰值加速度之比为减震系数,减震系数与渡槽断面类型、槽内水位、激振频率和导水屏障透水率等均相关。当激振频率接近渡槽基频时,导水屏障呈现良好的减震效果;当激振频率远离渡槽基频时,导水屏障反而可能导致渡槽地震响应放大。在El centro地震动激励下,大部分工况中导水屏障呈现良好的减震效果,减震系数的均值和标准差受槽内水位、导水屏障透水率等因素影响较大,导水屏障的定量减震机理还有待进一步研究。

转换层隔震的地铁上盖高层剪力墙结构设计与分析

地铁上盖建筑底部大空间常会导致竖向构件不连续,转换层设置隔震支座可有效降低上部结构设防烈度,通过设定性能化指标,保证整体结构的安全性。本文对某8度区高层住宅设计进行了介绍,分析得出中震作用下隔震结构的水平减震系数小于0.4,上部结构可按7度设防烈度计算,隔震支座竖向拉压应力、水平变形、偏心率及抗风承载力验算均满足规范要求。整体结构性能化设计满足预定指标,大震下弹塑性分析结果验证了结构布置的合理性,表明隔震技术既安全又可提升实际使用品质。

粘滞阻尼结构小震附加阻尼比计算方法的对比分析

根据《建筑抗震设计规范》GB50011-2010,消能减震结构设计中,主体结构弹性工作时可采用等效线性分析方法来分析计算,其中,确定等效附加阻尼比是消能减震设计计算的关键。规范的方法实际使用起来比较困难,且对场地卓越周期与结构自振周期的比值比较敏感,特别是对长周期结构计算出的附加阻尼比偏大,低估了地震作用。减震系数法虽易于设计人员使用,却太过于保守,造成较大的经济浪费。因此,利用一自振周期明显高于场地卓越周期的框架结构,对比分析规范法、减震系数法、能量比法、响应衰减法,以及笔者提出的平均减震系数法。按等效线性分析方法所得结果与非线性时程分析结果比较,结果表明,规范法附加阻尼比偏大,偏不安全;减震系数法附加阻尼比过于偏小和保守;而能量比法、响应衰减法及平均减震系数法三者比较吻合,且三者计算误差均不大,其中,能量比法与平均减震系数法计算简便,便于实际工程应用。