建筑结构隔震技术研究进展

建筑结构隔震技术通过在建筑结构底部或中间楼层设置隔震装置,延长结构的自振周期,并提供适当的阻尼使得结构的响应大幅度减小,能够更有效地保护房屋结构以及室内设备的安全,可显著提升建筑震后功能可恢复能力。目前建筑结构隔震技术已经有较为成熟的技术产品和工程应用,已广泛应用于住宅、医院、学校、博物馆和图书馆等建筑中。随着《建设工程抗震管理条例》的颁布,预期隔震技术将有更广阔的应用场景。隔震建筑也将逐步从低层、简单建筑结构向高层、复杂建筑结构的方向发展。目前常用的隔震装置存在着抗拉能力不足、对竖向地震或竖向环境振动减振效果不足、控制频宽窄、适应性不足以及使用状态及损伤状态难以监测等问题。为此,众多学者针对以上问题进行了深入研究,开发了抗拉隔震支座、三维隔震(振)支座、半主动隔震支座和隔震支座的健康监测系统,为扩展隔震技术的应用范围提供了解决方法。目前,相关研究偏重于新型隔震装置的性能研究,未来应全面考虑新型隔震装置对于建筑的影响,提出配套的设计方法,并进行示范性工程应用,加快隔震技术的推广。

大跨度钢桁架隔震结构隔震性能及影响规律分析

由于大跨空间结构竖向振动问题突出,水平隔震支座难以有效控制结构的竖向地震响应。将摩擦摆水平隔震支座和空气弹簧-摩擦摆三维隔震支座应用于大跨度钢桁架中,分析钢桁架水平隔震结构和三维隔震结构的隔震控制效果。结果表明,水平隔震和三维隔震均延长了结构自振周期,隔震后一阶振型为上部桁架结构沿水平方向的整体平动。时程分析显示,在普通地震动、近断层脉冲型地震动和远场长周期地震动作用下,水平隔震支座对桁架水平和竖向节点峰值加速度的平均隔震率分别为43.4%和9.2%,三维隔震支座对桁架水平和竖向节点峰值加速度的平均隔震率分别为43.8%和24.4%,水平隔震支座和三维隔震支座对桁架峰值等效应力的平均隔震率分别为4.2%和17.7%。水平隔震支座和三维隔震支座对桁架水平地震响应控制效果基本相同,三维隔震支座对结构的竖向地震响应控制效果更好。

考虑土-储罐-液体相互作用的隔震储罐简化力学模型及地震响应研究

为了寻求一种既能减震又能降低成本的储罐结构,提出一种隔震储罐结构体系,根据力的平衡原则推导了滚动隔震装置恢复力模型,得出了复合滚动隔震装置的恢复力模型。基于三质点模型和场地土模型,提出了考虑土-储罐-液体相互作用(STLI)的隔震储罐的简化力学模型和运动方程,并研究了考虑STLI效应和不考虑STLI效应时抗震储罐和隔震储罐在不同场地的地震响应。结果表明:隔震储罐能够有效地降低其基底剪力及倾覆弯矩,但对晃动波高的控制有限,建议在高烈度区,满足晃动波高的前提下,隔震储罐在设计时可以降低烈度。考虑STLI效应后,抗震储罐的基底剪力和倾覆弯矩明显降低,且从Ⅰ类场地到Ⅳ类场地差异率逐渐增大,软土场地降低最为显著。隔震储罐地震响应受STLI效应的影响较小,可以有效地隔断上部结构与场地土之间的耦联,弱化STLI效应对上部结构的影响。

钢框架结构双层隔震体系的减震性能研究

以某9层钢框架结构为研究对象,采用SAP2000有限元软件建立了6种工况分析模型,并以此进行了模态分析及罕遇地震作用下的非线性时程分析;同时,通过对比各工况下基底剪力、结构位移、层间位移、滞回曲线等指标,探讨了双层隔震体系对结构在罕遇地震作用下的减震性能,并分析了双层隔震体系中上层隔震层设置位置不同对结构减震效果的影响。结果表明:双层隔震体系结构自振周期可进一步延长;其抗震性能较普通结构的有显著提高,且其减震效果较仅基础隔震有所提升;其上部隔震层设置的高度与减震效应存在着负相关性,建议上部隔震层设置在结构的中下部;其层间剪力、楼层位移在隔震层附近存在突变,需在工程隔震设计中考虑。

摩擦阻尼器组合支座的隔震优化对比

为解决一种摩擦阻尼器组合隔震支座的有效性及计算方法的问题,研究了用于结构设计有限元建模的组合元件计算模型,包括水平向、竖向刚度和滞回模型。使用有限元软件SAP2000,对比研究了布置有该组合支座的优化隔震方案和传统橡胶支座的隔震优化方案在高宽比不同的高层框架剪力墙筒体结构的抗震性能。结果表明:与传统隔震支座方案相比,组合隔震支座隔震方案可适当延长结构自振周期,减小隔震层侧移,有效降低支座拉应力,提高支座的抗倾覆能力和支座耗能,还可有效降低上部结构的层间剪力及侧移等地震响应,证明组合隔震支座方案较传统隔震支座方案综合性收效明显。

电机设备三维隔震试验研究

针对核电设备设计研制了三维隔震支座,以核电设备常用的电机为例,对其三维隔震性能开展了振动台试验研究,获得了电机设备典型部位的隔震动力响应,通过对比振动台台面数据与设备测点位置的数据来验证隔震支座的隔震效果。结果表明:随着输入地震动峰值增大,隔震支座的隔震效率差别微小,隔震效果比较稳定,说明隔震支座对电机设备起到了良好的隔震作用。

自复位浮置物隔震系统的动力试验与数值分析

提出了一种自复位浮置物隔震系统,该系统采用双层正交导轨隔离水平地震,并通过预拉弹簧绳实现自复位。考虑系统摩擦与弹簧绳刚度,建立了自复位浮置物隔震系统的理论模型,完成了不同工况下的隔震系统振动台试验,结果表明输入地震波的加速度峰值越高,隔震系统的隔震率也会相应提升。在输入地震波加速度峰值为0.15、0.2、0.4、0.62 g时,隔震系统平均隔震率分别为50%、58%、75%、82%。在相同峰值的地震波及楼面波地震动输入下,隔震系统均具有良好的隔震效果且能够实现系统自复位。最后建立了浮置物隔震支座-浮置物体系的有限元模型,验证了隔震系统理论模型的有效性。

中国隔震技术浅析

介绍我国目前主要采用的橡胶隔震、摩擦滑移隔震和摩擦滚摆隔震等应用技术.探讨隔震技术的研究发展方向,分析其在工程应用中急需解决的问题,指出普及隔震技术的关键是降低隔震支座成本.

民用建筑减隔震技术研究现状综述

中国位于环太平洋地震带与欧亚地震带之间,是一个震灾严重的国家。传统刚性结构和延性结构虽然能够在一定程度上抵抗地震的破坏,但效果仍不尽人意。针对以上情况,统计了近年来学者通过大量试验和理论分析对建筑的减隔震技术的研究成果,归纳总结了国内外基础减隔震技术、层间减隔震技术、岩土减隔震技术和组合减隔震技术的研究现状,并对其研究方向作了展望。

建筑减隔震技术应用综述

随着我国《建设工程抗震管理条例》于2021年9月1日的颁布施行,减隔震技术在“两区八类”建筑上已作为强制性的执行技术措施。对现阶段国内外常用的结构减隔震技术的应用情况进行了总结,分别介绍了减隔震的产品体系、减隔震结构的工作原理及减震效果、减震与隔震的经济性等对比,以及如何做到满足设防地震作用下正常使用要求。

基于深度学习的隔震构造节点检测方法

为提高隔震构造节点的检测效率和效果并实现其自动化检测,按构造做法将隔震构造节点分为设置水平隔震缝构造节点、设置竖向隔震缝构造节点和管线设置柔性连接构造节点3类.选取设置水平隔震缝的隔震构造节点,根据其检测要求和缺陷特征,提出了一种基于深度学习的隔震构造节点检测方法.通过实地拍摄国内128个隔震工程的隔震构造节点图像,建立并标定了隔震构造节点数据集,将深度残差网络模型与迁移学习技术相结合,构建了隔震构造节点检测模型.结果表明,该模型在测试集上的识别准确率达到98.4%,F_(1)分值为0.984,可较好地提取水平隔震缝特征,准确判断隔震构造节点是否存在水平隔震缝缺陷,从而实现设置水平隔震缝构造节点的自动检测.

云南省昆明博物馆新馆基础隔震结构非线性动力分析

云南省昆明博物馆新馆位于高烈度区,采用铅芯橡胶隔震支座及普通橡胶隔震支座混合基础隔震体系。采用大型有限元分析软件etabs v9.5.0对其建立了基础隔震结构及其相应的非隔震结构的三维实体模型,采用非线性时程分析法对此模型进行了两个水平向地震作用的分析,讨论了隔震结构在多遇地震和罕遇地震下的隔震性能。分析结果表明,基础隔震结构能够满足高烈度区罕遇地震作用下的抗震需求,且基础隔震结构的水平地震响应明显低于非隔震结构,表现出良好的减震效果。在地震易发区,采用基础隔震结构是一个性价比较高的方法。

装配式隔震结构隔震节点抗震性能研究

分析装配式隔震结构设计、应用的目的,探讨隔震节点设计对于装配式隔震结构抗震性能的影响,以装配试件、现浇试件作为试验对象,进行试验设计,基于滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、延性系数以及累积滞变能量,评价其抗震性能。

高烈度区快速施工跨线桥基础隔震性能研究

为适应高烈度区跨线桥快速施工的需要,提出基础隔震跨线桥的设计理念。以某2×25m高速公路跨线桥为工程背景,将铅芯橡胶支座作为基础隔震装置进行研究。采用Midas/Civil建立桥梁动力分析模型,选取7条时程曲线作为地震动输入,对跨线桥进行顺桥向和横桥向时程分析,对比采用基础隔震体系前后跨线桥抗震性能的变化,并分析弹性挡块对跨线桥地震位移的控制效果。结果表明:基础隔震跨线桥将主梁与中墩作为整体预制安装,最大限度地减少了现场作业时间,理论上可作为跨线桥快速施工的一种方式;相比于常规结构体系,基础隔震体系既能降低中墩地震内力,又能减小梁端支座位移,可显著提升跨线桥在顺桥向和横桥向的抗震性能;弹性挡块可有效控制基础隔震跨线桥的地震位移,但使得桥墩的地震内力明显增大,设计时应注意二者的平衡,合理选择弹性挡块的力学参数。

桥梁磁流变隔震支座实桥减震性能分析

在桥梁结构设计与建设中,利用减隔震支座来避免或减小地震对桥梁支座结构的损害是一种常用的方法,常见的桥梁减隔震装置有阻尼器、减隔震支座及减隔震伸缩装置等。其中,减隔震支座能很好地支承桥梁结构,为其提供水平方向的柔度,尽可能减小桥梁结构对地震能量波的响应,从而达到抗震效果。本文分析磁流变减隔震支座这一新型减隔震装置的减震性能。

双层隔震梁结构关键施工技术

以北京市城市规划设计研究院新建业务综合楼为载体,针对狭窄环境下核心筒结构隔震支墩、地下结构劲性双层隔震框架梁、超高隔震沟外墙等关键施工部位,合理地进行隔震支座与主体结构的节点深化,优化隔震支座与框架结构的连接工艺措施,调整隔震沟外墙与支护结构的施工工艺,重视韧性结构关键节点的质量与安全,取得了良好的技术经济效益,值得类似项目借鉴。

海南省图书馆隔震设计研究与分析

海南省图书馆新建部分东楼、西楼主体结构体系为框架结构,以东楼的设计过程为例,阐述本项目的隔震设计研究与分析过程。通过对比不同结构方案的受力性能、建筑空间优越性、造价、施工构造等,确定采用地下室柱顶隔震方案。根据设定的隔震目标,合理配置隔震支座,并按照《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)要求,选择合理的地震波对其进行分析。隔震分析结果表明,隔震支座满足不同工况下的受力与变形要求,整体隔震设计满足预设的隔震目标要求,罕遇地震作用下结构基本处于弹性状态。另外,针对本项目的结构设计关键问题进行探讨,主要包括地下室柱顶隔震受力特性、扭转控制效果及黏滞阻尼器在隔震结构中的作用分析。

高速公路多联连续梁桥隔震研究

针对高速公路多联连续梁桥的抗震问题,本文对铅芯橡胶支座和摩擦摆支座进行了隔震效应分析与设计优化。本文基于多联有限元模型和非线性时程分析方法,分析了多联体系下各墩地震响应的差异,及铅芯橡胶支座和摩擦摆支座的隔震和耗能效果,并对隔震支座的参数布置进行了优化。结果表明:多联桥梁交界墩的地震响应较联内墩一般增大20%以上,交界墩上部结构跨径差异较大时甚至可达75%。铅芯橡胶支座位移限制能力和大震耗能更好,且屈服前刚度越大、屈服强度和屈服后刚度越小,滞回耗能能力越强;摩擦摆支座小震时即可发挥其隔震效果,且滑动摩擦系数越小、曲率半径越大,隔震效果越好。通过在交界墩布置更多隔震支座可在保证一定隔震率的同时改善桥墩受力不均匀的问题,具有一定的工程参考价值。

考虑SSI的层间隔震结构在三维长周期地震下的响应研究

为进一步研究考虑SSI效应的层间隔震结构在三维长周期地震下的响应规律以及与普通地震动作用下的区别,分别输入一维、二维、三维的普通地震动与长周期地震动。针对在长周期地震动三维输入工况下支座应力远超规范值的问题,在原支座的基础上,增加竖向隔震装置,不仅减小了支座应力,同时进一步验证了三维隔震结构在长周期地震作用下的可靠性。研究发现,长周期地震动作用下,考虑SSI效应的层间隔震结构地震响应大于普通地震动输入下的响应;三维长周期地震下结构地震响应大于一维和二维输入下的响应;三维隔震结构在长周期地震作用下仍然可以有效隔离竖向地震,支座应力有效减小,地基土体应力得到优化,具有良好的隔震效果。

基于摩擦摆减隔震支座的上跨铁路专用线的梁桥减隔震效果分析

为了对宿迁市港城路上跨铁路专用线采用(30+2×50+30)m连续箱梁桥进行抗震设计,本文利用Midas Civil软件同时建立采用不同支座工况下有限元模型进行桥梁结构抗震计算,对大跨径连续箱梁的支座位移和桥墩基础内力计算结果如下:(1)摩擦摆减隔震支座可以有效延长桥梁结构自振周期,所有墩共同承担地震荷载,桥梁整体结构抗震性能有很大提升;(2)非减隔震支座在进行延性设计时,固定墩内力、墩顶位移和墩底剪力均较大。从上述结果得出摩擦摆减隔震支座对桥梁结构地震响应作用很明显,主要体现在地震作用下桥墩和桩基础均处于弹性状态,同时墩梁相对位移也在合理范围内。因此在大跨径连续梁桥抗震设计中选用摩擦摆减隔震支座具有明显优势。