软弱场地上考虑SSI效应的隔震结构水平向减震系数研究

依据建筑抗震设计规范反应谱曲线,同时考虑SSI效应对隔震结构及非隔震结构水平地震作用的影响,建立了软弱场地上考虑SSI效应的隔震结构水平向减震系数的简化算法。在此基础上给出了软弱场地上考虑SSI效应的隔震结构计算流程,深入研究了考虑SSI效应的隔震结构水平向减震系数在不同影响参数下的变化规律。通过参数研究发现:软弱场地条件下多层隔震结构考虑SSI效应的的水平向减震系数随波速参数、周期比和高宽比的增大而增大,相应的隔震效果越差;而软弱场地条件下高层隔震结构在达到一定的周期比时,考虑SSI效应的水平向减震系数随波速参数的增大而增大,但增幅较小,考虑SSI效应的水平向减震系数随高宽比的增大而减小。研究表明:软弱场地条件下隔震结构经过合理的设计,水平向减震系数可达到预期值,隔震结构能取得较理想的隔震效果。

非隔震结构嵌固位置对基础隔震结构水平向减震系数的影响

对比分析了非隔震结构直接嵌固,及设置与隔震结构隔震层高度相同的框架柱两种做法对水平向减震系数计算结果的影响;同时探讨了随隔震层高度及结构层数变化、水平向减震系数的变化规律。结果表明:与直接将非隔震结构嵌固在基础的做法相比,采用在上部结构下设置框架柱的做法得到的水平向减震系数均偏大,按此做法得到的减震系数结果设计上部结构将偏于安全。随隔震层高度的增加,此做法所得减震系数结果小幅增大。随结构层数的增加,两种做法所得水平向减震系数逐渐接近于相等。在隔震设计时,对于中低层建筑,建议采用下设同高框架柱的方法;对于高层建筑,两种方法均可采用,该结果可供相关设计和研究人员进行隔震设计时参考使用。

近断层脉冲型地震动对基础隔震结构水平向减震系数的影响分析

水平向减震系数是基础隔震设计的重要参数之一。为研究近断层脉冲型地震动对水平向减震系数的影响,以单自由度体系为研究对象,基于反应谱法,给出单自由度体系的水平向减震系数计算公式,考虑近断层影响,分析不同方法中水平向减震系数的差异;以多自由度体系为研究对象,选取36条近断层脉冲型地震动,同时剔除其中的主脉冲成分,得到36条非脉冲型地震动,将这72条地震动作用于多层基础隔震结构,基于时程分析法,对比了在脉冲和非脉冲型地震动作用下的水平向减震系数变化规律,并分析脉冲周期、场地类别和断层距对水平向减震系数的影响。研究结果表明:现行方法虽有一定的合理性,但是难以准确考虑近断层脉冲型地震动对水平向减震系数的影响。随着地震动强度的增大,水平向减震系数呈先减小后增大的趋势,相同地震动强度下,近断层脉冲型地震动作用下结构的水平向减震系数更大,变化幅度更大。近断层脉冲型地震动对水平向减震系数有放大作用,水平向减震系数的放大系数随着近断层地震动脉冲周期的增大,呈整体增大的趋势。当断层距较小时,水平向减震系数的放大效应更为显著,而与场地类别无明显关系。在近断层基础隔震结构设计中,水平向减震系数的放大系数建议取1.50。

基础隔震结构扭转减震评价

对不同隔震层偏心率的基础隔震结构进行了分析,提出了扭转减震系数的概念。通过对比水平减震系数与扭转减震系数,得到如下结论:隔震层偏心率在5%以下时,上部结构水平减震系数要大于扭转减震率;当隔震层偏心率大于5%时,上部结构水平减震系数要小于扭转减震系数,此时结构减震效果不能用水平减震系数来表示。

软土场地基础隔震建筑减震性能研究

本文研究土与结构相互作用(SSI)对多层及中高层基础隔震建筑地震需求及隔震效率的影响规律,隔震层采用LRB铅芯橡胶与LNR普通橡胶隔震支座组合,就我国现行《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中软土场地设置隔震层问题做探讨。提出土与基础隔震结构相互作用的简化计算模型,对不同场地及隔震设计目标下的多层及中高层基础隔震结构进行时程分析。研究表明:软土场地基础隔震建筑隔震层的有效隔震效率相对于硬土场地有所下降,必须通过设置具有一定规格的LRB支座来满足隔震目标。本文给出了铅芯橡胶支座极限变形需求随建筑层高及隔震目标变化的规律。

基于自由振动响应的基础隔震建筑减震能力评估方法研究

目前国内外已修建完成了大量隔震建筑,但仅有少量经受了地震检验,绝大部分隔震结构减震能力能否达到设计目标尚存疑问。本文针对基础隔震建筑,提出了一种基于自由振动响应的减震能力评估方法。首先,对隔震建筑进行多级幅值初位移自由振动原位试验,获取结构的抗震能力曲线;其次,根据地震反应谱建立地震需求曲面,进而确定隔震结构性能点;最后,根据抗震设计规范计算水平减震系数,直接评估隔震结构的减震能力。与传统基于静力推覆的能力谱法相比,该方法考虑了动力效应,更接近实际情况;且性能点的确定过程无需迭代,操作简便。本文给出了上述评估方法的详细步骤,并以某实际工程为数值算例初步验证了评估方法的有效性。

新旧抗震规范关于隔震、消能减震设计要求的对比

对2010版建筑抗震设计规范和2001版建筑抗震设计规范中关于隔震、消能减震设计内容进行了对比分析,从新老规范关于隔震内容改变的原因进行论述,进行了新旧抗震规范对隔震、消能减震设计影响的研究。

体育馆结构隔震设计方法应用研究

文章以某体育馆隔震建筑作为研究对象,采用较为精确的时程分析法,得到了较为合理的水平减震系数。结合现行规范对隔震支座的选型与布置以及采用隔震设计后的减震效果进行较为全面的分析,结果表明:隔震建筑才是结构意义上的“绿色建筑”,应该得到社会各界的大力推广和应用。

改进的基础隔震结构地震作用简化计算方法

在《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)关于隔震结构的简化计算方法中,水平向减震系数的表达式和定义有些不符,假定的隔震结构地震作用分布规律也与实际情况略有出入。本文基于水平向减震系数的定义和实际隔震结构的地震作用分布规律提出了一种改进的隔震结构水平向减震系数、隔震结构总地震作用、隔震结构上部地震作用分布的计算方法,并提出了总水平地震作用减震系数的新概念。本文提出的改进方法具有表达准确、物理意义明确的特点。将本文提出的改进算法计算结果与时程分析计算结果比较,结果显示,改进方法的计算结果与时程分析结果接近,且分布规律一致。

8度区异形柱框架结构基础隔震研究

对抗震设防烈度8度(0.2g)、预期隔震目标降低一度的基础隔震异形柱框架结构的隔震性能展开研究。对比了异形柱框架结构和矩形柱框架结构的隔震设计,并对满足隔震设计目标的基础隔震异形柱框架结构开展振动台试验。结果表明异形柱框架结构抗侧移刚度的优势使其在隔震设计阶段能获得比同条件的等截面面积矩形柱框架更小的水平向减震系数;且基础隔震异形柱框架结构振动台试验的加速度和位移响应得到明显降低,实现了小震不坏,大震不倒的设防目标。验证了基础隔震是提升异形柱框架结构抗震性能的有效措施之一,但隔震设计应充分考虑上部结构的抗震性能劣势,适当限制其塑性性能的发展程度。总的来说,引入基础隔震技术能提升8度(0.2 g)区异形柱框架结构的抗震性能,其在高烈度地区具有良好的推广应用前景。

8度区某中学教学楼隔震结构分析与性能对比

目前新疆高烈度地区隔震、减震技术的应用越来越多。位于新疆乌鲁木齐市设防烈度8度的某中学教学楼结构采用框架结构体系,属于乙类建筑。今采用基础隔震技术,在结构基础设置带有铅芯叠层橡胶支座的隔震层,经对其进行分析,表明进行隔震设计能够明显延长结构基本周期,可有效降低地震作用,使抗震设防烈度降低一级,能实现在中震作用下结构处于弹性阶段,罕遇地震作用下具有良好的变形性能。

基于SAP2000某教学楼隔震分析

根据隔震理论,结合SAP2000软件对某工程进行了隔震设计。通过对工程的分析,得出:1)隔震后,结构的自振周期变大,地震作用大大降低;2)隔震后,由于结构的水平位移集中在隔震层,使得基底剪力、层间加速度大大降低;3)纵向地震作用下的隔震效果要优于横向地震作用;4)隔震后,上部结构抗震设防烈度可按降一度设计。

隔震结构设计与分析方法探讨

结合现行《建筑抗震设计规范》(GB50011 2001)和《叠层橡胶支座隔震技术规程》(CECS126:2001),结合工程实例,对隔震结构设计分析方法进行了讨论.文中建议了明确的隔震设计目标;从隔震角度提出了水平向减震系数公式;同时对水平向减震系数对应的减震效果连续化;最后从耗能角度考虑,明确地提出了初期选择隔震层等效阻尼比的实用方法.

高烈度区多层砌体结构基础隔震加固设计与研究

针对高烈度区低层砌体结构采用基础隔震技术加固设计进行了研究。采用《建筑抗震设计规范》附录L中的计算方法对砌体结构进行了基础隔震加固分析,对该结构行了叠层橡胶支座的布置与选型,研究了其隔震效果。结果表明,砌体结构采用基础隔震技术后能有效地降低上部结构的地震反应,大大提高了结构的安全性;多遇地震作用下,隔震结构水平向减震系数小于0.4,使上部结构地震作用降低50%左右,达到预期目标;罕遇地震作用下,隔震层位移、叠层橡胶支座极大面压和极小面压均满足规范要求。同时,为后续类似低层砌体结构加固工程提供了依据和参考。

高烈度区某高层住宅隔震设计应用与分析

位于9度抗震设防区的西昌市某高层住宅结构,采用传统抗震设计方法抗侧力构件尺寸过大,层间位移难以控制,提出采用隔震橡胶支座的基础隔震形式进行设计和分析。通过Midas-Gen建立该结构三维有限元模型,综合考虑隔震层偏心率、抗风等要求,计算了结构水平向减震系数、隔震支座极限应力和上部结构层间位移角等指标。分析结果表明通过基础隔震设计,隔震层最大偏心率为0.65%,隔震结构X、Y两个水平方向的基本自振周期分别延长至原结构周期2.55倍和2.74倍;隔震后层剪力减少最大超过65.5%,层倾覆力矩减少超过66.0%,水平向减震系数为0.351;在设防地震和罕遇地震作用下隔震支座位移满足要求,且支座拉应力最大仅为0.91 MPa;在多遇地震作用下,结构隔震前的层间位移角不能满足规范要求,隔震后的最大层间位移角为1/1306。研究结果表明了位于9度区高层住宅,通过合理的基础隔震设计,可以明显降低上部结构响应,结构设计满足规范要求。

多层隔震结构两阶段设计法

结合《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001),提出了针对隔震装置设计的隔震结构两阶段设计法。该方法在项目的方案阶段,根据项目的基本情况采用简化估算方法对隔震层进行估算,为方案的确定提供依据;在施工图设计阶段,采用时程分析方法对隔震层进行设计计算,为上部结构和基础设计及隔震装置的选用提供依据。文中以4层多层框架结构体系为例进行了分析,结果显示提出的设计方法具有简便,符合工程应用的特点,且该方法有利于提高设计质量,减少设计周期。

考虑SSI效应的基础隔震结构隔震性能参数分析

目前规范中关于隔震结构的分析及设计均采用刚性地基假定,忽略地基土刚度的影响。基于此,本文以软土场地上的LRB(Lead Rubber Bearing)基础隔震结构为研究对象,首先提出了同时考虑地基动力响应的频率相关性与隔震层非线性的土与基础隔震结构系统简化模型。其次,利用反应谱分析的方法,揭示了屈重比、结构-地基刚度比、高宽比以及上部结构周期等参数对于系统水平向减震系数的影响规律。研究表明:软土地基上隔震结构存在最优屈重比,其值随上部结构周期增加而减小;地基土越软,隔震层的有效隔震效率越低;在软土地基上,对于周期较短的建筑能够达到更高的隔震目标,周期较长的建筑难以达到较高的隔震目标;地基土刚度对高宽比较小的结构影响较大。

晋源区实验中学宿舍楼隔震分析

以晋源区实验中学宿舍楼的技术总结的形式,介绍了设隔震垫结构的设计,其中包括隔震技术的基本特性,隔震垫的选用,隔震层的布置及隔震结构的构造要求。

某住院楼基础组合隔震体系隔震性能分析

组合隔震技术的应用,能充分发挥不同类型隔震支座的优势,达到最佳的隔震效果。对此,以上海某医院一住院楼为研究对象,将天然橡胶支座、铅芯橡胶支座、弹性滑板支座组合成6类隔震体系。将这6类隔震体系进行弹塑性时程计算,分析比较了不同隔震体系下的水平向减震系数、隔震支座最大位移、楼层位移和层间位移角、抗风承载力验算计算结果。分析结果表明,组合隔震体系相对单隔震支座体系有更好的隔震性能;铅芯橡胶支座对隔震层位移的减小效果最为明显。

基于新抗规隔震结构两阶段设计法

隔震结构两阶段设计法包括简化估算和时程分析。简化估算阶段用于隔震方案的初步确定,将上部结构简化为单质点体系,估算结构的自重和自振周期,再通过预期的减震目标及反应谱,推算隔震后结构的周期,并据此得到隔震层刚度,从而初步选定隔震支座的数量。时程分析阶段用于施工图设计,最终确定和优化隔震支座的布置和参数。文中作者基于旧《抗规》已将其实现。新《抗规》对隔震支座刚度取值和安全储备系数作出了新的规定,文中也将上述方法进行了相应调整。