用于隧道减震的叠层剪切吸能结构剪切性能试验研究

提出一种新型叠层剪切吸能(LSED)结构改变衬砌连接方式,能够保证隧道在轴向上具有良好的变形能力和在环向上具有较好的抵抗变形的刚性能力。基于LSED结构的竖向承载和剪切变形能力开展LSED结构的室内剪切试验和数值试验研究,利用变异系数法评价橡胶剪切模量、橡胶层单层厚度、橡胶层层数和结构有效直径等因素对LSED结构水平剪切性能影响的权重。最后,利用有限元软件ABAQUS建立LSED结构-隧道衬砌-围岩三维精细化工程模型,并采用动力时程分析方法对其地震响应进行分析。研究结果表明:在压剪状态下,结构整体位移由下到上逐渐增大,橡胶层的受拉区主要集中在外侧边缘,拉应力及其分布面积由两端向中间逐渐减小,上表面的最大名义主应变最大值由上到下逐渐减小;钢板层较大应力区域主要分布在靠近上下封板部位。设计因素中橡胶剪切模量和结构内部钢板直径对LSED结构的水平等效刚度的影响更为显著;LSED结构的设置能有效降低衬砌的地震响应,且减震率达到45%以上。

基于能量平衡的既有建筑结构抗震加固性能化设计方法研究

由于规范标准对结构抗震设计要求的不断提高以及结构在长期服役过程中性能的逐渐劣化,既有建筑结构的抗震性能不再满足设计要求,开展其抗震加固设计研究势在必行。然而,目前的加固设计方法往往需要大量的非线性动力计算反复迭代,增加了设计的难度,降低了其适用性。基于能量平衡概念,提出适用于增设消能减震装置的既有建筑结构抗震加固性能化设计方法。该方法考虑了多地震水准性能目标,设计过程中无需开展非线性动力计算,且迭代次数少。采用所提方法对Benchmark钢框架结构进行加固设计,通过非线性动力分析评估了加固前和加固后结构的抗震性能。研究结果表明:加固后,所有楼层的位移角均明显降低,小震、中震和大震时的平均降幅约为20%,可见加固后结构抗震性能得到了显著改善;加固结构在小震、中震和大震下的层间位移角均与设计值吻合,实现了预期的层间位移角和屋顶位移角目标,验证了所提方法的有效性;所提方法设计的阻尼器在小震时整体保持弹性状态,在中震和大震时进入屈服耗能状态,实现了预期的耗能机制,且阻尼器延性需求沿楼层的分布较为均匀,进一步表明了设计方法的合理性。研究成果可为既有建筑结构的抗震性能加固设计提供参考。

近断层脉冲型地震动作用下黏滞阻尼器减震结构能量分布与耗散研究

为研究近断层脉冲型地震动对黏滞阻尼器减震结构抗震性能的影响,从结构在地震动作用下的能量分配与耗散机制角度进行探讨分析。基于结构能量平衡原理,利用MATLAB软件编写减震结构能量响应求解程序,利用该程序计算分析减震结构与无控结构在不同近断层脉冲型地震动作用下的能量分布特点,并分析减震结构在近断层非脉冲型和脉冲型地震动作用下的能量分布与结构变形的差异性,进一步揭示脉冲周期T_(p)对减震结构塑性耗能分布的影响规律。研究结果表明,在不同近断层地震动作用下,附设黏滞阻尼器的减震结构表现出了不同的减震效果,其塑性变形程度受结构自振周期与脉冲周期之比的影响较显著。当结构在遭遇地震之前的基本周期与脉冲周期之比T_(0)/T_(p)接近于1时,结构因共振效应导致其塑性变形显著增大,其地震损伤程度较严重;当T_(0)/T_(p)远大于1,或当T_(0)/T_(p)小于1且结构在遭遇地震之后的基本周期与脉冲周期之比T1/T_(p)同时远小于1时,减震结构可避开共振频段,其塑性变形显著减小,且在近断层脉冲型地震动作用下的抗震性能得到提高。

基于耗能等效和时域显式方法的电涡流阻尼器参数优化

电涡流阻尼器是一种双参数非线性速度型阻尼器,采用耗能等效方法可将其参数优化过程简化为线性黏滞阻尼的单参数优化,同时采用时域显式方法可显著提高参数敏感性分析计算效率。该文以耗能等效为前提,推导电涡流阻尼与线性黏滞阻尼耗能量关系式,得到耗能等效原则下电涡流阻尼的最优参数;明确应用时域显式方法分析参数敏感性问题的可行性和便捷性;以悬索桥抗震分析为例,验证耗能等效参数优化的有效性和时域显式方法对计算效率的提高作用。分析结果表明:以耗能等效为基础,应用线性黏滞阻尼可以简化电涡流阻尼器的参数优化分析流程,为工程设计人员采用电涡流阻尼器进行减振设计提供理论指导;采用时域显式方法研究阻尼器参数优化问题,大大提高结构时程响应分析和参数敏感性分析计算效率,改善其耗时费力的现状。

建筑减震结构分析的层间剪力校准系数法

我国《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)推荐采用考虑附加阻尼比和附加刚度的振型分解反应谱法进行建筑减震结构地震作用效应分析。但附加阻尼比和附加刚度的确定存在近似性,亟待发展高效准确的减震结构分析方法。以减震结构为研究对象,建立了减震结构地震响应的时域显式表达式,实现了非线性减震装置恢复力(阻尼力)的快速迭代计算。结合蒙特卡罗模拟,通过地震响应平均峰值的计算获得了统计上准确的结构层间剪力,并将其与规范反应谱法得到的层间剪力进行对比,进而获得了各楼层的层间剪力校准系数,采用该校准系数对规范反应谱法计算得到的各楼层构件内力进行了调整。最后,针对三个建筑减震结构,分别采用层间剪力校准系数法和规范反应谱法进行地震响应分析,验证了层间剪力校准系数法在减震结构地震作用效应计算方面的高效性和准确性。

7度区某学校消能减震设计分析

结合宁波市某中学项目,探讨7度区重点设防类结构的减震设计:采用剪切型金属阻尼器作为耗能部件,利用PKPM和SAP2000等软件对该结构进行减震计算分析,从阻尼器出力与楼层剪力之比及层间位移角这两个指标对阻尼器的受力进行了分析。结果表明:采用该方案的消能减震结构,在多遇地震下阻尼器未屈服,仅提供一定的附加刚度,不提供附加阻尼比,阻尼器出力不小于层间剪力的15%。在罕遇地震作用下,各金属阻尼器均进入塑性滞回耗能,减震结构与非减震结构的水平位移比小于0.76,阻尼器发挥了良好的耗能能力,为结构主体提供了良好的安全储备。

结构的耗能减震与防屈曲支撑

防屈曲支撑作为一种新型的耗能减震构件,改进了普通支撑易受压屈曲的缺点,地震时有很好的耗能能力和延性。它与框架共同组成双重抗侧力体系,目前在美国和日本有日益广泛的应用趋势,在我国个别工程中也开始使用。结合介绍这种支撑构件及支撑框架的研究和应用现状,分析了防屈曲支撑的构造和受力机理,探讨了它的应用前景。

铁路简支梁桥中减震榫的设计及其减震性能研究

针对高速铁路桥梁整体刚度大导致地震反应相应较大的问题,提出一种适用于高速铁路桥梁的软钢阻尼器——减震榫,并与滑动支座共同作用,组成一种新的减震支座系统。采用双线性滞回恢复力模型描述减震榫的滞回耗能特性,以某四跨高速铁路简支梁桥为例,分析减震榫-滑动支座系统的减震性能及墩高对减震效果的影响。分析结果表明:采用减震榫-滑动支座体系,墩底剪力、墩底弯矩及墩顶位移均大幅减小,减震效果十分明显;合理地设置减震榫的参数,可实现支座系统的多级抗震性能指标;墩高对减震榫的减震效果影响较大,针对不同的桥梁结构,减震榫设置应单独进行参数分析以达到最优的减震效果。

设置悬臂肘节型黏滞阻尼器高层结构的减震效果分析

针对结构层间位移小、黏滞阻尼器减震效果难以发挥的问题,提出悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统,介绍了该消能系统的构造、原理与特点,对黏滞阻尼器分别采用悬臂肘节型、肘节型和消能伸臂型连接的高层结构的减震效果进行对比分析.结果表明：悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统能充分利用高层结构的弯曲变形和层间剪切变形增大阻尼器的输出位移,阻尼器的名义位移放大系数可达3～5倍;悬臂肘节型黏滞阻尼器消能系统对结构水平位移、层间位移角和层间剪力均具有很好的减震效果,设置在结构的中部或中下部楼层时阻尼器位移放大效果最好.

改进的Park-Ang地震损伤模型及其比较

随着基于性态抗震设计理论的发展,Park-Ang双参数地震损伤模型在建立性态目标量化准则方面受到重视。通过引入与加载路径有关的能量项加权因子iβ,由定义的临界延性系数μ0和能量等效系数γE计算,提出了改进的Park-Ang双参数地震损伤模型。基于钢筋混凝土桥墩拟静力试验数据和非线性地震反应分析结果对改进模型进行了验证,并与原Park-Ang模型进行了比较分析,初步获得如下认识:①在选择合适组合参数β的条件下,改进Park-Ang模型和原模型在整体上都可以较好地描述构件的破损过程;②改进Park-Ang模型与原模型相比,可一定程度地降低组合参数β不确定性对损伤指数计算结果的影响。

防压曲支撑在结构抗震加固中的应用与展望

防压曲支撑(BRB)既可提高结构的抗侧刚度,又有较强的地震耗能能力,可用于结构抗震加固中。本文叙述并讨论了防压曲支撑用于结构抗震加固的过程及特点,并列举了一个工程实例。该技术在国外已得到广泛应用,本文针对中国大陆的情况给出了一些建议。

框支剪力墙的阻尼器耗能减震方法研究

对于框支剪力墙结构,提出在结构底部框架部分,安装粘滞阻尼器的方法进行耗能减震控制,提高其抗震性能。运用大型有限元结构分析软件SAP2000建立了一栋21层的框支剪力墙结构模型,对其进行了纯底部框架结构、普通落地剪力墙结构和安装粘滞阻尼器状态下结构的地震时程分析。结果表明,粘滞阻尼器能够有效地降低整个结构的地震反应,地震时,输入结构的大部分能量由安装于底部的阻尼器耗散,从而保护了主体结构,耗能减震效果明显。

设置自复位耗能支撑的斜拉桥横向抗震性能研究

为减小斜拉桥横桥向的地震响应,提出一种设置预压弹簧自复位耗能支撑的斜拉桥横向减震体系及支撑参数的设计方法。以一座斜拉桥为研究对象,对支撑参数进行了设计,并对塔梁固结体系和采用支撑的减震体系进行地震时程分析,从关键位置的地震响应、耗能能力等方面对支撑体系的抗震性能进行了研究。结果表明,横桥向采用预压弹簧自复位耗能支撑的斜拉桥减震体系利用支撑良好的滞回耗能特性,有效减小桥塔位移和应变,改善桥塔受力,减小主梁的残余位移。附加预压弹簧自复位耗能支撑对斜拉桥地震响应有良好减震控制效果,是一种合理的抗震体系。

框支剪力墙耗能减震结构的地震反应分析

对于底部框架部分侧向刚度小,上部剪力墙部分侧向刚度大的框支剪力墙结构,提出在结构底部框架部分安装粘滞阻尼器的方法进行耗能减震控制,提高其抗震性能.运用大型有限元结构分析软件SAP2000建立了1栋21层框支剪力墙结构模型,对其进行了纯底部框架结构、普通落地剪力墙结构和安装耗能阻尼器状态下结构的地震时程分析.结果表明,耗能阻尼器能够有效地降低整个结构的地震反应,地震时输入结构的大部分能量由安装于底部的阻尼器耗散,从而保护了主体结构,耗能减震效果明显.

减震技术在江苏省建筑工程中的推广应用

对江苏省抗震防灾情况做了简要介绍,其中着重介绍了减震技术在江苏省的研究和推广应用,供同行参考。

结构损伤指标比较研究

结构震害指数是评价某个结构或构件在受到地震作用后破坏状态的无量纲指数,是工程师在地震后对受损建筑做出处理决策的重要理论依据。本文对国际上较常用的震害指数计算指标进行了回顾介绍和评述,分析了这些指标的优缺点,在此基础上提出了震害指数今后研究和发展方向的建议。

大跨度斜拉桥减震耗能非线性纵向地震反应分析

提出在斜拉桥主梁与桥塔连接处采用铅芯橡胶支座与粘滞阻尼器作为其减震、耗能措施,并利用双线性模型与Maxwell阻尼模型分别模拟铅芯支座与粘滞阻尼器的滞回耗能特性,通过结构非线性地震分析的方法,分析了铅芯橡胶支座与粘滞阻尼器的减震、耗能效果。

复合金属阻尼器在高层建筑中的抗震分析

通过对某高层建筑的数值仿真分析,研究了复合金属阻尼器在高层建筑中的受力特点和应用效果,指出经过合理的设计和布置,高层建筑层间位移角明显减小,墙与连梁的破坏程度减小,达到了良好的耗能减震效果,复合金属阻尼器可有效提高高层建筑的抗震性能。

耗能减震结构设计方法及应用研究

耗能减震结构发展至今,正在逐步走向成熟,其中,在结构中加入能量耗散器,控制能量耗散结构的地震响应,是一种有效、安全、可靠、经济减震的方法。因此,通过介绍耗能减震结构的设计原理,以及归纳总结近年来开发和应用的耗能减震装置,阐述耗能减震的理论及方法,综述分析了耗能减震技术在国内外工程结构中的应用情况,为类似工程提供借鉴。

木结构隔震减震技术研究进展

结构隔震减震技术已经具有相对成熟的理论体系及工程应用经验,但由于木结构的飞速发展,对其在木结构中的应用技术提出了新的要求。在回顾过去几十年国内外木结构隔震减震技术的研究及其应用的基础上,总结木结构隔震减震技术在国内外研究现状以及新型阻尼器的应用等方面的成果,包括古建筑木结构的减震措施、现代木结构的隔震减震方法、木结构减震体系和耗能连接件等方面的成果;并进一步探讨木结构减震技术有待深入研究的问题。