大底盘多塔楼层间隔震结构平台花园TMD控制策略

总结大底盘多塔楼层间隔震结构研究现状,指出大底盘多塔楼层间隔震结构有待进一步研究的方向,阐述开展大底盘多塔楼结构减震控制研究的意义,将调频质量阻尼器(TMD)控制引入大底盘多塔楼层间隔震结构中,并提出用平台花园做TMD质量块的设想,推导了此类结构TMD控制的运动方程,为后续深入研究奠定基础。

多塔大底盘层间隔震结构地震响应控制研究

探讨不同响应控制方法对层间隔震建筑抗震性能的影响,并识别不同方法在提升层间隔震建筑抗震性能方面的优劣,进而为层间隔震结构地震响应控制设计提供参考。基于一多塔大底盘层间隔震结构工程案例,分别考虑在隔震层和大底盘中加入黏滞阻尼器以及增加大底盘刚度这3种方案,基于Perform-3D建立了3种设计案例和原型结构的弹塑性分析模型,对比分析了4个结构的地震响应,从而识别出3种设计方案对多塔大底盘层间隔震结构地震响应的控制效果。研究结果表明:对隔震层位移和大底盘楼面加速度控制效果最优的方案是在隔震层中设置黏滞阻尼器,但该方案会导致塔楼的地震响应显著增加;对大底盘层间位移角以及塔楼层间位移角和楼面加速度的控制效果最优的方案是增加大底盘刚度。对于塔楼的层间位移角,3种方案均无明显控制效果。

深圳远洋中心大底盘双塔楼带转换层结构抗震分析

通过深圳远洋中心结构的弹性和弹塑性地震反应计算以及转换层及其上下楼层的局部结构的有限元分析,讨论了高位转换双塔结构抗震设计中的若干问题。计算结果表明,大底盘双塔结构塔楼之间存在平扭耦联空间振型;型钢混凝土转换箱梁能有效地传递上部结构传下来的力,但在转换箱梁与内筒连接部位、箱梁底板与顶板在筒体周围以及框架柱的位置存在应力集中;在转换层附近、塔楼与裙房连接附近以及设备层附近结构刚度有不同程度的突变。

大底盘单塔楼层间隔震结构地震响应分析

设计塔楼缩进比例为1∶3、缩尺比例为1∶7的8层大底盘单塔楼层隔结构,隔震层位于塔楼底部,运用有限元分析软件ETABS对该结构模型进行数值模拟,对比相应的抗震模型并总结地震响应规律,为工程设计提供参考。分析结果表明:层间隔震结构相比非隔震结构自振周期显著延长;上部塔楼在楼层加速度、层间位移和层间剪力等地震响应方面减震效果明显,下部底盘在层间位移和层间剪力响应方面减震效果不明显,且加速度响应相比非隔震结构略有放大;进一步分析得到,层间隔震结构在0.6g加速度峰值地震作用下仍为弹性状态,安全度较高。

大底盘双塔结构层间隔震技术的抗震性能分析

大底盘双塔结构在地震时底盘与上部塔楼连接处的薄弱层易遭到破坏。为解决竖向刚度不均匀造成的地震破坏,采用层间隔震技术,在大底盘与上部塔楼之间设置隔震层,减小传入上部结构的地震作用。运用SAP2000有限元分析软件,建立层间隔震结构和非隔震结构模型,对其进行时程分析。结果表明:隔震结构的加速度幅值,层间位移,底部剪力都相应地减小;隔震结构的变形主要由隔震层承担,隔震结构加速度和层间位移在隔震层处达到最大值,层间剪力在隔震层处大幅度减小,起到了相应的隔震效果,为工程实际提供了理论依据。

多塔大底盘层间隔震与基础隔震高层建筑抗震韧性对比

建设层间隔震地铁上盖建筑已成为高烈度地区实现以公共交通为导向建设集约紧凑型城市的重要手段,同时面对韧性城市的建设需求,提升该类建筑的抗震韧性已成为土木领域研究热点。该类建筑中大底盘对隔震结构地震响应和抗震韧性的影响,塔楼与大底盘抗震韧性的差异性、两者对建筑整体抗震韧性的影响等关键问题有待研究。屈重比作为隔震结构设计关键指标,其对多塔大底盘层间隔震建筑的抗震韧性的影响规律有待明确。该文以5个屈重比取值分别设计了多塔大底盘层间隔震案例和基础隔震案例,开展了弹塑性时程分析和抗震韧性评价。结果表明:大底盘对层间隔震建筑的地震响应存在放大效应,进而导致层间隔震建筑韧性等级低于基础隔震建筑。塔楼和大底盘的修复费用和时间构成存在差异,塔楼的修复费用和时间由加速度敏感型非结构构件引起,而大底盘的修复费用和时间由结构构件和加速度敏感型非结构构件共同引起。多塔大底盘层间隔震建筑的整体韧性等级随屈重比降低而提升,但屈重比对塔楼和大底盘的抗震韧性影响规律存在差异,塔楼的修复时间和费用随屈重比的降低逐渐减小,而大底盘的修复时间和费用随屈重比的降低无明显变化。

竖向地震作用下层间隔震结构的动力反应研究

文章针对竖向地震作用下高层结构隔震层位置变化对结构竖向动力反应的影响问题,研究5种层间隔震结构分别在3种竖向地震作用下的竖向动力反应。以国际平台的20层Benchmark钢结构模型为基准模型,利用ANSYS软件建立隔振层分别位于第1层、第3层、第5层、第7层和第9层的层间隔震结构有限元数值模型,对比分析5种层间隔震结构分别在竖向ElCentro波、竖向Taft波、竖向天津波作用下的楼层竖向位移、楼层位移角、楼层竖向加速度和基底轴力等竖向动力反应。结果表明:在竖向地震作用下,楼层竖向位移和楼层位移角控制效果较差,甚至会出现增大的现象,基底轴力具有较小的控制效果;随着隔震层位置的升高,楼层竖向加速度和基底轴力均逐渐增大,但当隔震层位于第9层时,楼层竖向加速度和基底轴力相较于隔震层位于第7层时有一定的减小。该文研究成果可用于考虑竖向地震作用的高层结构抗震设计。

考虑层刚度变化的大底盘上塔楼层间隔震结构地震反应分析

为研究底盘刚度变化的大底盘上塔楼层间隔震结构地震反应,采用有限元软件Etabs建立三种底盘层刚度不同的大底盘RC框剪隔震结构模型,进行8度大震作用下的地震响应和构件性能状态分析。结果表明:与抗震结构相比,隔震后上部塔楼的地震响应减小69%以上,下部底盘的加速度相比抗震结构有一定的放大;当底盘抗侧移刚度减小,上部塔楼的减震效果有一定的降低,下部底盘的加速度放大较小;隔震后上部塔楼的梁、柱和剪力墙构件的变形性能状态得到了很大的改善,尤其是连梁构件。

地铁上盖大底盘多塔层间隔震结构的抗倒塌性能分析

为了深入研究在强震作用下层间隔震结构的抗倒塌能力,使用ETABS有限元分析软件对大底盘多塔层间隔震结构进行增量动力时程分析,基于增量动力时程分析结果,按照FEMA P695和《建筑结构抗倒塌设计规范》的评价标准,结合倒塌储备系数,定量地评价了地铁上盖大底盘多塔层间隔震结构的抗倒塌能力。研究结果表明:在强震作用下,大底盘多塔层间隔震结构中的上部结构、下部结构及隔震支座均满足两种规范对结构抗倒塌能力的要求;相比于上部结构和大底盘,大底盘多塔层间隔震结构的隔震支座倒塌概率最大;根据上述分析结果,得出隔震支座是大底盘多塔层间隔震结构的薄弱点,然后提出使用高阻尼橡胶支座来减小大底盘多塔层间隔震结构的倒塌概率,并对使用高阻尼橡胶支座结构与原叠层橡胶支座结构进行隔震性能的对比分析;相较于铅芯橡胶支座,高阻尼橡胶支座在减小隔震层位移、上部结构的位移角、楼层加速度和楼层扭矩具有明显的优势。

大底盘塔楼偏置超高层结构分析与设计

某项目为大底盘塔楼偏置的超高层建筑,存在高度超限、扭转不规则、楼板不连续、竖向收进、转换、跃层柱、塔楼偏置等多个不规则项。采用多种程序对其进行了反应谱分析、弹性时程分析、抗震性能分析、弹塑性分析、跃层柱稳定分析、楼板应力分析以及舒适度分析,计算结果可以满足规范要求。针对小偏拉剪力墙、跃层柱、转换柱等关键构件采取有效的加强措施,以保证其在地震作用下具有良好的抗震性能。

大底盘层间隔震结构抗震性能研究

随着我国城市化进程的加快,高层建筑已屡见不鲜,而大底盘塔式结构最为常见。由于大底盘和塔楼之间刚度和质量的突变,使其抗震性能明显降低,如何提高这类结构的抗震性能成为工程界需要解决的重要问题之一。目前,工程中普遍使用的方法是使用变形缝将塔楼与附属建筑分开,但这种做法不仅构造麻烦,而且也给结构的正常使用带来不便。本文研究通过在塔楼和大底盘之间设置隔震层的方法,解决大底盘和塔楼之间刚度及质量突变的问题,通过应用SAP2000软件的建模分析,对比塔式结构按传统抗震设计方法和按层间隔震设计方法设计的动力特性、变形特点,确定出大底盘塔式结构设置层间隔震的优点,为这类工程的实际应用提供了理论支持。

大底盘层间隔震结构一体化设计方法研究

在现行层间隔震分部设计法中,隔震层对上部子结构和下部子结构的边界影响并未充分考虑,从而导致上、下子结构的地震作用分布与真实情况存在较大差异,不利于在实际工程中应用.本文基于等效线性化思想、复模态理论和复振型完全平方组合准则(CCQC),针对层间隔震结构介绍了能考虑结构非比例阻尼特性和支座非线性的一体化设计方法.此外,将该一体化设计方法与分部设计方法进行了差异性分析.文末以非线性时程分析结果为精确解,对比分析了基于完全平方组合(CQC)和复振型完全平方组合(CCQC)组合准则的一体化设计方法.研究结果表明,相比于传统的层间隔震结构分部设计法,本文提出的一体化设计方法设计流程更加简洁、地震作用分布更趋合理,并能够更精确估计地震楼层剪力和构件内力等,确保层间隔震结构设计的合理性和结构安全性.

大底盘双塔结构层间隔震底部阻尼减震的抗震性能研究

以某大底盘双塔框架为例,通过建立层间隔震与在此基础上底盘采用金属或粘弹性耗能原件的多种有限元模型,对改造后建筑物进行罕遇地震作用下的地震响应进行分析,并对比了各结构中层位移、剪力及顶层加速度的变化程度,得出对于大底盘结构下部宜采用粘弹性阻尼器的结论。

高烈度地区大底盘多塔层间隔震高层建筑结构方案选型与设计

高层建筑具有结构复杂、人员密集等特点,尤其是高烈度地区大底盘多塔高层建筑,对抗震性能要求非常高。层间隔震技术由于整体减震效果较好,可有效提升建筑结构抗震安全性,因此在高烈度地区大底盘多塔建筑结构中运用层间隔震技术是一种有效的解决方法,对实现建筑使用品质与抗震性能协调统一具有重要意义。基于此,文章结合具体的工程实例,对其结构方案选型进行了分析,以此对层间隔震技术的抗震性能进行验证,并在此基础上针对层间隔震技术的相关问题进行分析,以供类似工程参考。

大底盘层间隔震模型试验与平–扭耦合效应分析

大底盘结构在竖向刚度突变处震害严重,采用层间隔震体系能有效解决底盘和塔楼间刚度及质量突变的问题。已有研究对层间隔震结构进行了大量的数值分析,但相应的振动台试验研究缺乏,且塔楼偏置的大底盘层间隔震结构平扭耦合效应研究未见报道。因此为了指导工程抗震设计,研究了塔楼偏置的大底盘层间隔震结构的地震响应和平–扭耦合效应。首先,建立一个位于8度设防区具有典型工程应用意义且塔楼偏置的大底盘结构(单塔楼),其底盘为2层,塔楼为6层,塔楼与底盘的平面面积比为1∶2.4,塔楼高宽比为1∶3,符合大底盘结构的受力特征和条件;接着,对其进行简化和缩尺并制作模型;最后,进行了双向振动台试验与数值分析对比。试验得到了模型各楼层的加速度和层间位移。结果表明:采用层间隔震技术,塔楼各层加速度和层间位移减震效果均显著,在0.60g作用下,减震率(Y向)分别为83.13%和81.18%以上;底盘加速度响应不减少反而增加,减震率(Y向)处于–12.69%～–24.07%;底盘层间位移减震率(Y向)在15.53%～17.15%,减震效果差;进一步分析得,模型在0.60g作用下塔楼仍处于弹性,而底盘在0.40g作用下就进入了弹塑性,且底盘第2层位移明显大于第1层。基于振动台的试验结果验证了数值模拟的准确性,进一步分析了结构的平–扭耦合效应。结果表明,与抗震模型相比,层间隔震底盘扭转角减少2/3,隔震层扭转响应较大但不向塔楼传递,塔楼层间扭转角趋于零,塔楼与底盘的扭转耦联效应不明显,从而塔楼偏置的大底盘单塔楼建筑采用层间隔震形式时,可有效降低结构的扭转效应。

大底盘多塔楼结构的隔震减震策略研究

基于大底盘多塔楼的集中质量模型,考虑了基础隔震和层间隔震体系隔震机理的差异,推导了大底盘多塔楼层间隔震结构计算简化模型的运动方程,并对某实际工程进行了参数分析和计算仿真.结果表明:大底盘多塔楼层间隔震结构其隔震层参数对隔震效果影响显著,当隔震层刚度减小时,有利于上部结构剪力控制,但可能增加大平台层间剪力;增大隔震层阻尼对下部结构有较好的减震效果,而对于上部塔楼则存在阻尼最优值.针对大底盘多塔楼结构提出3种隔震减震策略,文章采用5条地震波对某实际工程结构进行了3个方案计算仿真分析,并比较了3种隔震方案的减震效果.

大底盘多塔楼结构的混合隔震控制

结合某实际工程,针对大底盘多塔楼结构提出混合隔震的控制策略,即对大底盘上的一栋或多栋塔楼采用隔震技术,并在隔震层附设一定数量的被动、主动或半主动的减震控制装置。建立了这种大底盘多塔楼结构混合隔震控制体系的运动方程,方程中各塔楼与下部结构及隔震层之间的刚度解耦,并考虑了隔震层的非线性。研究中比较了被动非线性粘滞阻尼器,半主动变孔隙阻尼器与理想主动控制时的减震控制效果。结果表明,这种混合隔震体系可以有效地减小上部塔楼与下部结构的地震反应,提高大底盘多塔楼结构的抗震安全性,取得明显的经济和社会效益。半主动变孔隙阻尼器可以极好地追踪理想主动控制力,取得与理想主动控制相近的减震控制效果。被动非线性粘滞阻尼器也能取得较好的减震效果,且易于维护,经济性较好,从工程应用的角度来看更为现实可行,具有较好的应用推广价值。

高层装配式层间隔震结构的抗震性能及破坏失效模式研究

本文在同时考虑隔震层及其上、下部结构非线性的基础上,对一高层装配式层间隔震结构进行了动力弹塑性分析。通过分析结构地震响应,研究其不同地震波输入下的抗震性能。并通过增量动力分析(IDA)探讨高层装配式层间隔震结构在超大地震下的损伤机理和失效破坏模式,为高层层间隔震技术的发展提供了理论依据。

土-结构相互作用对层间隔震结构的影响分析

基于集总参数SR(Sway-Rocking)模型,建立层间隔震结构考虑土-结构相互作用的简化分析模型,推导得到简化模型动力特性参数表达式,进而通过对结构反应传递函数和方差进行分析,讨论波速参数和结构高宽比对体系反应的影响。结果表明,考虑SSI效应的层间隔震结构,延长了体系周期,同时,也放大了各子结构位移反应,而对上、下部子结构的加速度反应影响不同,其影响程度主要与场地剪切波速和体系高宽比有关。

不同缩进比例的大底盘单塔楼结构隔震性能研究

大底盘单塔楼隔震结构的研究中,尚缺乏缩进比例对隔震性能的影响规律研究。确定了塔楼缩进比例为1∶3的大底盘单塔楼模型,制作安装了基础隔震、层间隔震和抗震这三种结构模型并进行单向振动台试验,通过对比振动台试验和数值模拟结果,验证了数值模拟的准确性,据此建立了塔楼缩进比例分别为1∶1.5、1∶2、1∶2.5和1∶3这四种模型并进行数值分析,结果表明:与抗震结构相比,基础隔震各楼层加速度放大系数随楼层数增加略微增大,顶层放大较为明显,但总体反应接近平动;层间隔震的塔楼加速度反应近乎平动,但底盘的加速度放大系数却比抗震模型大,且随着楼层数的增加而增大;基础隔震各层层间位移减震效果显著,而层间隔震底盘楼层减震效果差,两者底盘响应差异性较大。进一步分析得到,随着缩进比例的增大,三种结构形式的加速度放大系数均有增大的趋势,其中基础隔震与层间隔震模型的增幅较小,而抗震模型的增幅较大。研究结果可为大底盘单塔楼隔震方案的选择和隔震设计提供参考。