填充墙布置方式对弹塑性钢筋混凝土框架隔震结构性能及隔震设计方法的影响

目前钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)框架隔震体系在设计分析过程中均将填充墙作为非结构构件,未充分考虑填充墙不同布置方式对隔震体系和隔震设计的影响规律。以8层RC框架填充墙隔震体系为研究对象,考虑填充墙平、立面不同分布的10种模型,建立RC框架隔震结构非线性分析有限元模型,探讨填充墙对RC框架隔震体系性能及相应隔震设计方法的影响。结果表明:填充墙的不同布置方式对结构前3阶影响较小,对高阶振型影响显著;现有不考虑填充墙影响的纯框架隔震设计方法得到的减震系数偏小,夸大了减震效果,进行上部结构设计会导致其偏于不安全;填充墙竖向不均匀的隔震结构,在未布置填充墙的楼层会发生刚度突变,尤其是靠近隔震层的下部楼层地震反应突变尤为明显,在强震作用下容易发生破坏;填充墙水平不均匀的隔震结构,X或Y向未布置填充墙时变形突变较明显。因此,建议在隔震设计时要充分考虑填充墙的布置,隔震层以上1~3层尽量布置填充墙,避免出现底部薄弱层而对整个隔震体系安全性产生影响。

有机玻璃框架隔震模型的振动台试验研究

提出一种新型隔震体系 (已获中国专利权 ,专利号 :912 0 2 45 3.4) ,经试验表明可阻断 90 %的地震力 ,且施工简便、造价极低、不需维修 ,适用于震区多。

基于抗规和隔规的RC框架隔震结构设计对比

未来我国隔震设计将存在两个依据,包括抗规(《建筑抗震设计规范》)和隔规(《建筑隔震设计标准》),两种规范的设计方法和关键设计指标存在显著差别,而关于两种规范的设计对比研究还相对较少。该文以RC框架隔震结构为基本研究对象,基于两种规范设计了具有不同结构高度的3组6个案例,明确了基于隔规设计的控制因素,对比分析了基于两种规范设计的结构的地震响应和经济性差别。该文研究结果表明基于隔规设计的控制因素为底部剪力比。相比于抗规,基于隔规设计时上部结构可采用更柔的设计方案,上部结构地震作用存在15%~20%左右的降低,但由于上部结构刚度降低程度大于地震作用降低程度,导致上部结构最大层间位移角增大。随着结构高度的增加,最大层间位移角增大程度显著增加。在材料用量方面,基于隔规设计时混凝土用量存在7.7%~12.1%的减小,钢筋用量则存在11.02%~26.29%的增加;随着结构高度的增加,混凝土用量减少程度逐渐增大,而钢筋用量增大程度逐渐减小。该文的研究成果可为RC框架隔震结构的设计提供重要参考。

基于近断层脉冲地震动的RC框架隔震结构等效线性化分析方法研究

当前国内学者多用单自由度的等效线性化方法,即对隔震层的等效线性来模拟计算多层隔震建筑的受力和变形,不能准确全面反映隔震上部结构的实际情况。考虑到近断层地震动中包含动态长周期脉冲型地震动会对隔震结构这类长周期结构可能会产生较大的破坏,为此,本文研究基于反应谱法计算的多自由度结构等效线性化分析不同方法的计算精度,首先根据现行规范设计了两个RC框架隔震结构算例,并选取59条近断层脉冲型地震动输入,采用了不同隔震层等效线性化分析方法,分别计算对比地震作用下的弹性反应与非线性时程分析结果,包括隔震层位移、底部剪力比和层间位移角。从数理统计的角度以相对误差均值和变异系数来对各等效线性化方法的精度作出评价。结果表明:当隔震层采用不同的等效线性化分析方法时,Hwang法精度范围在11.7%~16.1%,JPWRI法在11.1%~17.3%,具有更好的精度。因此,针对近断层地震动,为更好估计RC隔震框架结构的地震峰值响应,可采用基于Hwang法或JPWRI法的反应谱等效分析方法。

钢筋混凝土框架隔震结构等效计算分析方法研究

为研究等效线性化设计方法对隔震结构非线性地震峰值响应的预测精度,以两栋钢筋混凝土框架隔震结构为研究对象,采用不同的等效计算方法,分别在中、大震作用下计算对比对结构非线性时程分析的剪力、位移响应结果的误差。结果表明在中震下,对于楼层剪力、位移角计算精度而言,采用Hwang法误差结果最小,值在-4%左右;在大震下,仅从隔震层位移计算精度上看,可采用JPWRI法,误差在8%左右,若要获得其他更好的结果,可采用Hwang法,精度范围在1%~6%。合理选用方法提高了对地震响应预测的准确性,文中研究可为隔震结构等效线性化设计方法的选取提供参考。

建筑框架隔震技术设计及施工应用分析

地球上每天都有上万次的地震发生,其中绝大多数太小或距离人们居住区域较远。但是,真正对人类造成危害的地震,每年都会有十几次,并且以目前科学技术的水平无法准确预测地震的发生。所以,为了减少地震对人们日常生活的影响,就需要尽可能提高建筑的抗震等级,提高防御的效果。在此情况下,人们对建筑隔震技术越来越重视。本文简要分析了建筑框架隔震技术的设计及应用,以供相关同仁借鉴。

设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座框架结构地震响应分析

抗拔型三重摩擦摆隔震支座是一种新型隔震支座。以框架结构为例,利用ANSYS软件建立了6层和10层普通抗震结构和带该支座的基础隔震结构模型;通过模态分析,得到了结构的自振周期;通过地震响应分析,提取了6层框架隔震层和顶层的位移、加速度和剪力时程曲线,并提取了不同层数不同结构类型的各层间位移、加速度幅值。结果表明:与抗震结构相比,基础隔震结构周期显著增大;隔震结构的变形主要集中在隔震层,隔震层以上的结构基本为整体平动,结构的地震位移反应得到了有效的减小;采用抗拔型三重摩擦摆隔震支座能降低结构地震加速度反应;设置抗拔型三重摩擦摆隔震支座的多层数隔震结构的能量衰减不如低层数的隔震结构迅速。

一种新型基础滑移隔震框架结构体系的理论分析与研究

采用聚四氟乙烯-钢板为滑移支承元件,利用软钢U型带片为限位消能元件提出了一种应用于框架结构的新型的滑移隔震体系,克服了传统滑移隔震限位装置一滑就限增加上部结构的地震反应的缺陷。运用有限元SAP2000分析软件对新型的滑移隔震结构的自振特性进行分析,与相应四种不同形式的结构的有限元模型在加速度和滑移量等方面进行了对比。分析结果表明所提出的新型滑移隔震体系在结构隔震性能方面有很大的优越性。同时,通过将输入的地震波进行调整后,得到了结构在基本烈度和罕遇烈度下,碰撞前后不同阶段、不同场地土、不同刚度的限位消能元件的隔震性能,为滑移隔震技术应用到框架结构的实际工程中提供了可能。

框架-剪力墙结构隔震支座设计值的优化选择方法

采用传统重力荷载代表值选取框架-剪力墙隔震支座的方法(简称为GM)难以避免隔震支座拉应力超出允许值的问题.针对该问题,将罕遇水平地震影响系数减少至1/3～1/2的反应谱输入抗震结构,把计算所得的结构抗倾覆力因素作为隔震支座选择的依据,提出一种针对框架-剪力墙隔震结构的设计方法(简称为G-RM).通过对分别运用两种方法设计的模型进行计算对比,结果表明G-RM在框架-剪力墙隔震结构设计中能够更为准确地选择隔震支座,有效避免隔震支座拉应力超出允许值.采用G-RM可以使框架-剪力墙隔震结构设计更为便捷有效.

巨型框架采用干摩擦板-弹簧系统隔震效果

依据拉格朗日方程推导了巨型框架采用干摩擦板-弹簧隔震系统的动力反应分析计算公式，并根据龙格-库塔法利用MTALAB语言编制程序求解。结果表明，采用干摩擦板-弹簧系统能使动力反应层间位移减小。当层间刚度系数取160000 kN/m、滑动摩擦系数取0.01时，隔震效果可达60%～84%左右，减震效果达到最佳。

PC隔震框架预制单元拆分及整体结构地震损伤分析

为研究不同预制单元拆分方式对装配式混凝土(PC)隔震框架抗震性能的影响,考虑预制构件节点拼接位置的不同,选取了3种PC隔震框架预制构件的拆分方式,即梁柱节点与梁柱整体预制的拆分方式1、多层柱与节点整体预制的拆分方式2以及传统梁柱节点区后浇的拆分方式3。利用有限元软件ABAQUS分别建立了采用3种不同拆分方式的5层装配式隔震框架PCIF-1,PCIF-2,PCIF-3及对应的现浇隔震框架RCIF,并对地震作用下结构变形、层间位移角和结构损伤耗能等进行了对比分析。结果表明:相较现浇结构,装配式结构刚度较弱,罕遇地震作用下,装配式隔震框架层间位移和隔震支座变形增大,上部结构损伤更为严重,隔震层损伤略微增加;不同拆分方式下,装配式隔震框架损伤程度和位置分布不同,现浇结构集中于底层柱端,装配式结构连接界面处较为薄弱,应力较大;采用拆分方式1,2的装配式隔震框架PCIF-1和PCIF-2均满足抗震需求,受力性能良好;综合考虑结构受力和施工方便,建议采用拆分方式1对装配式隔震框架进行预制构件拆分。

隔震框架结构长周期地震动响应与损伤机理

研究目的:采用隔震技术可有效改善山地掉层框架结构的抗震性能,但山地地区常紧邻地震断裂带与大型沉积盆地,这为近断层脉冲型长周期地震动(近场型)和远场长周期地震动(远场型)的孕育提供了条件。在实际工程设计中,常常忽略长周期地震动对隔震结构的危害性,且对于长周期地震动作用下隔震结构减震性能的研究尚未完善。研究结论:(1)基于Hilbert-Huang变换(HHT)方法实现了对两类长周期地震动的特殊长周期成分的提取;(2)针对铅芯隔震掉层框架结构,将提取特殊长周期成分后的地震动的结构响应与原始地震动的响应进行对比,依据各类结构响应的改变量进一步揭示不同长周期成分对隔震框架结构的控制效应;(3)隔震框架结构在近场地震动作用下主要产生隔震垫位移过大的首次超越破坏,而在远场长周期地震动作用下除了产生较大的隔震垫位移,还需对隔震垫的能量滞回效应引起重视;(4)本研究成果可为山地建筑结构的设计提供参考。

摩擦摆隔震框架结构振动台试验研究

摩擦摆是一种常见的隔震装置,将基础和上部结构隔开,在地震发生时起到保护上部结构的作用。为研究摩擦摆隔震结构在地震作用下的响应,设计一个4层框架抗震结构与一个隔震结构以及它们对应的缩尺模型,选择了2条天然地震动和1条人工地震动,分别对2个缩尺模型进行振动台试验。试验考察2个结构的动力特性、层位移响应、楼层加速度以及隔震层的响应。研究表明:摩擦摆具有良好的隔震能力,能显著降低层位移以及楼层加速度,降低的幅度超过50%。

钢管混凝土柱自隔震框架结构抗震设计要点探讨

针对一种新型的自隔震结构--钢管混凝土柱自隔震框架结构,初步探讨了其自隔震层位置、等效刚度、阻挡间隙和阻挡位置关键参数对结构地震反应的作用,以及各关键参数的设计;并基于某钢管混凝土柱自隔震框架结构工程,建立了单自由度模型,进行了关键参数分析。结果表明:减小等效刚度,能够实现延长自隔震框架结构等效周期,降低地震作用的目的;并且通过阻挡结构的限位作用,能够减小自隔震层层间位移,防止在罕遇地震和极罕遇地震作用下结构倒塌。

装配式基础隔震框架结构拆分方式研究

地震作用下隔震结构动力响应不同于抗震结构。为研究装配式隔震框架结构的拆分方式,文中针对非线性分析中混凝土损伤因子和装配式基础隔震框架结构进行数值模拟,将残余应变与塑性应变的关系引入考虑塑性应变的损伤因子计算公式中,得到改进的损伤因子计算公式,并对比分析了钢筋混凝土柱数值模拟结果与已有试验结果的骨架曲线特征值,验证改进的损伤因子计算公式的合理性;基于有限元软件ABAQUS对一榀基础隔震框架结构进行模拟,并将验证了的损伤因子输入到该模型中,研究其在地震作用下的损伤特征。结果表明:(1)钢筋混凝土柱屈服荷载、屈服位移、承载力最大值等骨架曲线特征值与试验结果的误差皆在10%以内,改进的损伤因子能够较好地模拟混凝土的非线性特征;(2)一榀基础隔震框架上部结构首层柱柱底1/3处的应力较首层柱其他位置小,其余层的应力较小位置基本位于柱中。本文针对一榀基础隔震框架结构的损伤特征并根据拆分原则提出的结构拆分方式,可为装配式隔震框架结构的拆分方式提供参考。

基础隔震框架结构的抗震性能研究

基础隔震结构是在基础与上部结构之间设置柔性较好和具有适当耗能能力的隔震支座和阻尼器等隔震装置,使结构的地震反应在向上部结构的传导过程中得到控制和衰减,提高了结构的安全性、适用性和经济性,已成为结构抗震的重要发展趋势.目前我国已建成2000多栋各种基础隔离体系的建筑物,通过记录其部分建筑物在地震中结构地震反应记录和地震后破坏情况研究对比,基础隔震的钢筋混凝土框架结构具有良好的隔震减震效果.

被动隔震方向商榷

分析了国内外各种隔震措施的状况 ,针对其存在问题 ,就隔震的发展方向 ,作者提出了自己的观点 ,以期使隔震广泛进入实用。并提出两种新型隔震体系 。

新型摩擦滑移隔震模型地震反应分析

采用新型固体摩擦滑移材料二硫化钼作为涂层材料,提出了一种应用于框架结构既能隔震又能消能的新型分离式摩擦滑移隔震系统.设计制作了1个相似比为1/5的5层钢筋混凝土框架隔震试验模型结构,同时采用ANSYS有限元分析软件,建立了该试验模型结构的有限元分析模型,进行了不同试验工况下模型结构的地震响应分析.研究结果表明,安装新型摩擦滑移隔震装置后,上部结构的地震响应基本为平动,加速度、层间相对位移、楼层地震剪力等显著减小,说明文中采用新型固体摩擦滑移材料二硫化钼作为涂层材料的新型摩擦滑移隔震装置能够明显地降低框架结构的地震响应,隔震效果明显.另外,只要确定合理的构造以及实施方案,这种装置能够满足框架结构的隔震减震要求,应用实际工程结构.

脉冲型地震动对隔震框架结构地震位移反应的影响分析

脉冲型地震动有着不同于一般地震动的特征。采用Seismo Struct建立某12层钢筋混凝土框架隔震结构模型,以集集地震中36条脉冲型地震动作为输入对其进行动力时程分析,分析了隔震结构的支座位移、楼层最大位移、层间位移等位移反应,研究位移反应与脉冲型地震动参数(峰值加速度、峰值速度、峰值速度与峰值加速度的比值、Arias强度、Housner强度、速度脉冲周期与自振周期的比值)的相关性。结果表明,峰值速度PGV和强度类指标HI与隔震结构位移反应的相关程度显著,建议增加PGV为隔震框架结构抗震设计选用地震动提供依据。

某高烈度区地铁控制中心结构选型研究

为保证高烈度区地铁控制中心具有良好的抗震性能,结构选型进行了框架-剪力墙和带隔震技术的框架两种结构体系的比较研究,采用静力弹塑性分析、时程分析等方法对两种结构方案在地震作用下的抗震性能进行分析。带隔震技术的框架结构体系具有良好的抗震性能,在罕遇地震作用下基本不会被破坏,在地震过程中仍可正常使用。