地震动频谱特性对隔震结构响应及损伤影响研究

针对地震动复杂频谱特性对隔震结构响应及损伤影响进行研究,用加速度反应谱平均周期Tr表征地震动周期特性,用Bouc-Wen模型及刚度退化的Bouc-Wen模型分别描述隔震层与上部楼层的滞变特性,建立隔震结构的质点系非线性分析模型,考虑隔震支座压剪相关性与拉压性能差异建立隔震体系损伤指数模型,分析不同地震动输入加速度幅值及不同Tr与对隔震结构地震反应、损伤影响规律。分析表明,在地震动高频范围内隔震结构响应随输入加速度峰值增加而增加,但对长周期地震动,输入加速度峰值对隔震结构地震反应影响较小,地震反应呈较大离散性、无规律性;在相同加速度幅值输入下隔震层地震反应、损伤的离散性远大于上部结构,在共振区内虽出现最大地震反应,但也会出现较小地震反应,表明隔震结构瞬时共振为非常复杂的过程。研究可为揭示地震动特性与隔震结构地震反应及损伤的关联性提供分析依据。

地震动频谱特性对隔震结构非线性地震响应的影响

采用等效线性化方法建立隔震结构不同周期的单质点分析模型,用加速度反应谱平均周期(Tr)表征地震动频谱特性,对不同特性的隔震结构输入Tr在0.3～5.5 s的地震波,研究这些不同频谱特性地震波对不同周期以及不同屈重比隔震结构的影响。结果表明:当隔震周期大于4.0 s时,上部结构的加速度和隔震层位移随着Tr的增大而增大。当隔震周期小于4.0 s时,上部结构的加速度和隔震层位移随着Tr的增大先增大后减小。随着Tr的增大,上部结构加速度先随着屈重比的增大而增大,一定范围后,随着屈重比的增大而减小,隔震层的位移随着屈重比的增大而减小。地震动的频谱特性对隔震结构的减震效果影响很大,但隔震结构周期为4.0 s左右时可以取得最佳的减震效果。

黏滞阻尼器考虑激励频率影响的附加阻尼比简化计算

目前减震结构的附加阻尼比计算都需要先计算出结构的动力反应,并进行复杂的迭代过程,且在计算中一般都仅考虑激励频率等于结构基频的情况。基于非线性黏滞阻尼器,提出了一种不需计算结构动力反应,只根据结构特性、激励频率和阻尼器参数直接求解结构附加阻尼比的计算方法。分析了目前常用的几种附加阻尼比的计算方法,推导出了减震体系在简谐激励下,当激励频率等于结构基频时,不需要计算结构动力反应,且不需要迭代过程的附加阻尼比计算公式;研究了不同阻尼指数下激励频率对附加阻尼比计算取值的影响,并提出非共振情况下附加阻尼比的简化计算公式,在此基础上以反应谱平均周期为地震动的激励频率,给出了考虑激励频率且不需要计算结构动力反应的附加阻尼比简化计算方法;通过算例和非线性时程分析结果进行对比,验证了所提出方法的准确性。