老旧砌体房屋加固及顶部加层隔震的理论分析及振动台试验

针对老旧砌体房屋采用外套预制钢筋混凝土墙板加固,并在此基础上提出在加固后的砌体顶部加层隔震的加固增层方案,主要研究加层隔震对加固效果的影响。建立初始砌体结构、加固砌体结构、加层非隔震结构和加层隔震结构的分析模型,分析4种结构在多遇地震和罕遇地震作用下的动力响应和非线性损伤,并对抗震性能较优的加层隔震结构,进行隔震层参数优化分析;对各种加固方案进行1∶4缩尺模型的振动台试验,研究各加固方案的抗震性能,并与数值分析结果进行对比。结果表明,对原老旧砌体结构进行加固后,外套预制混凝土墙片承担大部分的地震剪力,砌体所承担的剪力大幅降低,加固效果明显,而对加固后的结构进行加层隔震后又会使结构基底剪力明显下降,结构的抗震性能进一步提升;对于加层隔震结构,根据结构基底剪力最小的原则存在最佳屈重比。研究为老旧砌体房屋的加固改造和功能提升提供有益借鉴。

加层隔震结构隔震支座参数优化及试验研究

研究外套加层隔震体系在对老旧砌体房屋改造过程中铅芯叠层橡胶隔震支座(LRB)的参数优化配置问题,并对参数优化后结构的弹塑性进行数值分析和试验研究。选取隔震层的屈重比作为隔震支座的控制参数,建立模型分析隔震层在不同屈重比下结构的基底剪力和隔震层位移。分析表明加层隔震结构的隔震层存在一个最优的参数范围使得结构在地震作用下的响应最小,结构进入塑性后,仍能发挥较好的隔震效果。试验结果表明经参数优化的层间隔震结构随着地震输入幅值的增加,隔震层上部结构的调谐作用越强,其隔震效果越明显,当结构震损后隔震效应依然存在,但隔震效果小于未损伤的模型,与理论相符合。

砌体结构加固及加层隔震模型的非线性数值模拟

研究砌体结构采用外套预制钢筋混凝土墙板加固以及加层隔震后结构在大震作用下的非线性动力响应。基于通用大型有限元软件ABAQUS建立砌体结构模型、加固结构模型以及加层隔震模型,对这些模型进行大震作用下的动力弹塑性分析。计算结果表明,在大震作用下加固结构较原结构的砌体部分承担的地震响应大大减小,非线性损伤也大大减轻,基底剪力大部分由外套结构承担;加层隔震不但不会加大原有结构的地震作用,反而会削弱下部结构的地震作用,进一步减轻砌体部分的非线性损伤。通过分析表明,砌体结构采用外套预制钢筋混凝土墙板加固技术减轻地震响应和损伤,可以取得良好的加固效果,加层隔震后的加固效果更好,文中提出的加固方法具有良好的应用前景。

加固加层隔震结构阻尼比特性的振动台试验

利用振动台试验研究了由砌体、混凝土加固墙板、顶部隔震钢框架组成的复杂结构的阻尼比特性.首先,建立了5层加固、加层不隔震以及加层隔震3种试验模型;然后,利用特征系统实现算法(ERA)对这3种模型的扫频数据进行模态拟合,识别试验模型在不同地震波输入量级下的结构阻尼比,并分析其随地震波输入量级的变化规律.试验结果表明,对于非隔震结构,随着地震波输入量级的增加,结构发生刚度退化,结构阻尼比增加;对于加层隔震结构,随着地震波输入量级的增加,隔震层下部的砌体结构损伤不断累积,使得上部结构与下部结构的刚度比增加,整体结构的一阶阻尼比减小,二阶阻尼比增加.试验数据分析所得的3种试验模型的阻尼比变化规律与现有理论分析结果一致.该试验结果为由不同材料组成的不同结构体系在地震作用下的阻尼比取值提供了相关依据及参考.

钢筋混凝土框架加层隔震设计方法与应用研究

根据高位层间隔震结构的动力特性及地震反应特点,借鉴基础隔震结构设计方法及相关规范,提出一套适合钢筋混凝土框架加层隔震结构的设计方法,并以一个工程实例来说明设计要点与步骤,以方便设计人员了解与掌握。

加层隔震结构的简化反应分析

对剪切型加层隔震结构地震反应问题的简化分析方法进行了研究。首先,对于原结构为剪切型多质点体系,用第一振型将原结构展开后,可以将原结构近似用一个单自由度结构来代替,并将附加层看作一个单自由度体系,这样加层隔震结构可以按双自由度系统进行初步分析,并用振型叠加反应谱法求解此双自由度系统的地震反应。并给出了算例,计算结果表明加层隔震结构比原结构的地震作用力降低了23.72%。

最佳减震效果的加层隔震结构参数优化

通过对影响加层隔震结构减震效果的三个主要参数频率比、质量比、阻尼比进行优化分析,得出适合于加层隔震结构的最优频率比取值,并通过一个工程实例验证了参数优化的合理性。分析结果表明,对于加层隔震结构,存在一个最优频率比可以在有效地控制隔震层上部结构绝对加速度反应的同时,最大限度地降低隔震层下部结构的层间位移反应,使得结构获得整体最优减震效果。

砌体加层隔震体系下部结构刚度退化后的抗震性能试验研究

研究砌体加层隔震结构体系下部结构出现损伤后的抗震性能,重点关注隔震层上部、下部结构频率比变化对下部结构响应的影响。采用随机振动理论推导加层隔震体系与加层非隔震体系下部结构加速度响应均方值比,给出了下部结构加速度响应均方值比随频率比的变化规律,分析表明对于加层隔震结构,出现损伤前隔震效果明显,但随着下部结构刚度的不断退化,加层隔震体系下部结构的地震响应会超过加层非隔震结构体系。对加层隔震和加层非隔震结构进行了振动台试验研究,对比试验模型损伤前后各楼层加速度反应,分析其损伤前后减震效果的变化,试验结果表明,初始加层隔震模型地震响应明显小于加层非隔震模型,但随着加层隔震结构下部砌体的不断损伤,加层隔震体系的减震效果逐渐降低,下部结构甚至出现了加速度反应被放大的不利现象,试验现象和数据与理论分析结果吻合良好。在加层隔震结构的分析和设计中必须考虑下部结构出现损伤后对结构的不利影响。

轻钢结构加层设计的隔震技术及应用

对轻钢加层隔震机理进行了分析,在原结构顶部与加层结构底部设置夹层橡胶隔震支座,提出相应的技术措施并结合工程实例介绍了实际应用效果,为加层工程的应用提供参考.

砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板加固及隔震加层振动台试验研究

我国部分地区仍存在大量的上个世纪七八十年代的砖砌体结构房屋,所以当时建造的相当一部分砌体结构房屋缺乏相应的抗震设防措施。目前业内对于时间长久的砌体结构大多是借助外套预制钢筋混凝土墙板来进行加固,这种方式目前来看取得了较好的效果。本文主要是基于这一基础之上,分析了提出在砌体加固之后的加层隔震振动台研究,从而进一步的分析加层隔震对加固情况的影响情况。建立振动台试验,从而明确了所提出的加固方案的实际的抗震性能。

既有建筑砌体结构、混凝土结构加层技术浅析

科学地利用建筑加层技术解决既有建筑物的扩容,并保证建筑物后续使用安全,同时,更好地实现既有建筑节能,已成为政府和相关企业关注和研究的焦点。既有建筑加层加固改造的同时建筑寿命也得到了延长,建筑寿命的延长是最大的节能。本文重点介绍既有建筑砌体结构、混凝土结构加层的选择原则、加层形式以及隔震托换技术在加层中的应用。

砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板加固及隔震加层振动台试验研究

为研究砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板加固技术的加固效果,并探讨在其顶部隔震加层的可行性,进行了3个相似比为1/4模型的振动台对比试验,模型分别是加固砌体结构模型、加固后加层非隔震结构模型和加固后加层隔震结构模型。试验测试了模型结构的动力特性及其在不同地震作用下的动力响应,为了分析结构震损后的动力响应,在试验模型经历罕遇地震作用下的损伤后又继续进行不同水准地震输入试验。试验结果表明:加层非隔震结构的上部钢框架鞭稍效应非常明显;加层隔震结构有效延长了结构自振周期,增大了结构阻尼比。加层隔震结构既有效降低了下部砌体结构的地震响应又降低了上部钢框架的地震响应,其加固效果和抗震性能优越。同时,震损后加层隔震结构的隔震效果明显降低,下部砌体的加速度反应可能大于加固结构和加层非隔震结构,建议在设计时充分考虑这种不利影响。

基于时-频域信息的结构系统识别方法研究

结构响应的时域、频域信息均可用来对结构模型进行修正。该文提出频域信息与时域信息相结合的方法,对结构参数以及荷载进行评估。首先,从结构测量加速度信息中提取结构的频域特性,对结构模型进行较为粗略的修正,优化结构模型的振型、频率,使其与测量信息一致。其次,利用时域信息,在状态空间对结构运动微分方程进行零阶离散化,采用正则化方法对模型进行荷载识别,同时基于约束优化方法对结构模型参数进行进一步修正。应用模型缩聚方法,保证计算精度的情况下减少结构模型参数修正和荷载识别的计算量。在数值仿真计算中,基于框架结构的不完备地震时程响应记录,对结构损伤状况进行评估。结果证明,即使在有噪声的情况下,该文提出的结构状态方法依然能够很好地识别结构损伤程度、位置。最后,通过14层加层隔震剪力墙结构的振动台试验进一步验证该文提出的结构参数与荷载识别方法。