核电厂隔震结构支座力学性能多因素耦合地震响应研究

针对隔震支座力学性能与水平变形及竖向荷载的耦合特性,对其进行水平、竖向力学性能相关性试验研究,并输入12条剪切波速不同的地震波,对比分析考虑耦合特性与非耦合特性对核电厂隔震结构在地震作用下动力响应的影响。结果表明理论耦合力学模型与试验结果一致;数值结果显示AP1000在地震作用下考虑耦合模型同一工况下的隔震层竖向刚度衰减大于水平刚度衰减;不同地震动因剪切波速的差异对核电隔震结构的响应有较大影响,对于剪切波速较小的软土场地,双向刚度衰减程度最为显著;考虑耦合效应模型上部结构的位移响应显著大于非耦合模型。在超设计基准地震下其位移响应和刚度衰减率都有突变趋势,表明考虑耦合效应模型的支座会进入屈曲破坏阶段,上部结构进入突变倒塌。因此对超设计基准地震下核电隔震结构响应不考虑支座力学性能的耦合将低估结构地震响应。

强震下隔震结构碰撞地震响应分析

以一8层隔震结构为例,使用Perform-3D软件分析考虑强震下结构间碰撞对隔震结构地震响应的影响。分析结果显示,隔震结构发生碰撞后隔震效果减弱且其隔震层位移与地震波峰值成正比,与碰撞刚度成反比。其次,一旦结构发生碰撞,则其塑性耗能就会增加。除此之外,结构的碰撞还会引起结构层间位移的增大,碰撞越剧烈上部结构震动就会越显著。对于结构的加速度,碰撞引起的响应要根据地震波响应程度而定。当输入地震波对结构响应较小时,碰撞刚度越大上部结构的响应就越大;当输入地震波对结构产生响应较大时,上部结构各楼层的加速度响应尚无法给出确定变化趋势。

偏心荷载下仓储建筑隔震结构弹塑性地震响应研究

进行了偏心荷载作用下8层仓储隔震结构的弹塑性地震响应分析,选用考虑大变形硬化的橡胶隔震支座力学模型建立上部结构弹塑性隔震结构模型,对比了偏心结构与不偏心结构的地震响应。结果表明偏心荷载的存在会显著增大上部结构的地震响应。对于存在偏心荷载的隔震结构,隔震层产生了明显的扭转效应,且扭转效应会放大上部结构的地震响应。其次,考虑结构的偏心荷载后,相同的地震波作用下,结构整体的塑性耗能也明显增加。最后提出对于仓储建筑隔震结构应根据结构的实际用途进行结构设计,并在活荷载集中的区域加强抗震措施。

高层隔震结构提离摇摆耦合动力理论模型及地震响应分析

针对地震作用下高层隔震结构摇摆倾覆问题,提出考虑隔震层刚心变动的摇摆提离耦合动力理论模型,给出了地震响应提离摇摆的3个界限(即临界提离受拉界限、摇摆界限和倾覆界限)公式。通过大高宽比隔震结构振动台试验,进行不同峰值加速度地震波作用下试验结果分析,得到在地震动峰值加速度0. 4g输入工况中,结构在El Centro波下进入提离受拉状态,在Taft波作用下,结构响应较大,提前进入摇摆状态;而在峰值加速度0. 6g输入工况中,两条波作用下结构均进入了摇摆界限,尚未进入倾覆状态,隔震层位移未超出GB 50011-2010《建筑抗震设计规范》限值,但此时支座的拉伸应变均已超过10%的安全界限,属于危险状态。对比分析摇摆模型与试验得到加速度及滞回曲线,可知理论模型与试验结果具有较好一致性。最后,采用数值分析方法,研究了提离摇摆耦合动力模型对不同高宽比高层隔震结构地震响应的影响,得到不同地震动峰值对不同高宽比结构的3个临界状态的影响规律,即摇摆提离模型的扭转角与结构高宽比和输入地震动峰值加速度有较大关系,其中地震动峰值加速度的变化影响更为显著。