既有砌体结构摩擦滑移隔震加固工程有限元分析

摩擦滑移隔震技术具有成本经济、设计简洁等优点,广泛应用于各类隔震建筑中。基于摩擦滑移的隔震原理,结合既有砌体结构的特征,设计出新型摩擦滑移装置,并将其应用于既有结构加固设计中。结合工程实例,通过建立3组不同连接方式的多层砌体结构模型,对比基础不同连接形式在罕遇地震下的加速度、基底剪力及位移反应。试验结果表明:摩擦滑移隔震装置的设置能够大大降低结构的地震响应。设置限位型的摩擦滑移连接也能起良好的隔震效果,限位装置的增加能够有效地减小底部滑移量,满足工程使用的要求。根据工程实例,对摩擦滑移隔震的“双基础圈梁”装置的具体构造,以及在加固设计中的平面布置及关键部位的构造等进行说明,为摩擦滑移技术在加固设计中的应用与进一步优化提供思路。

玻璃珠-石墨基础滑移隔震砌体结构工作性能试验研究

为发展村镇地区低层砌体房屋的低成本隔震技术,提出了一种玻璃珠-石墨基础滑移隔震系统,该隔震系统由上下基础梁、玻璃珠-石墨滑移隔震层、上下基础梁间限位装置构成,根据受力需要,可在上下基础梁间设置砂浆棒,以实现对不同烈度区基础滑移启动荷载的有效控制。进行了4个不同构造的玻璃珠-石墨基础滑移隔震砌体墙试件的低周反复荷载试验,基于试验,分析了玻璃珠-石墨基础滑移隔震系统的工作性能、砂浆棒控制作用、墙体滑移滞回性能、限位装置工作性能、墙体承载力和破坏特征。研究表明:玻璃珠-石墨基础滑移隔震系统工作性能良好,能显著减小上部砌体结构所受的地震作用;在隔震系统中加入砂浆棒提高了隔震系统的滑移启动荷载,实现了对滑移启动荷载的有效控制;限位装置可有效地限制滑动位移,同时在大震下限位钢杆有足够的强度,防止上部结构位移过大;达到极限滑动位移后,随着低周反复荷载的继续施加,试件墙体的损伤破坏过程及破坏形态与抗震墙体类似。玻璃珠-石墨基础滑移隔震砌体结构,适于村镇低层房屋隔震设计。

多层基础滑移隔震房屋滑动抗倾覆稳定性判定

对基础滑移隔震多层房屋的滑动抗倾覆稳定性进行讨论，提出了多质点结构隔震的自身稳定条件．避免了在设计过程中，对多层结构滑动抗倾覆设计的盲目性．

玻璃珠-石墨基础滑移隔震系统滑移性能试验研究

提出了玻璃珠-石墨基础滑移隔震系统,该系统由上下基础梁、玻璃珠-石墨隔震层、滑移限位装置构成。为研究这种玻璃珠-石墨基础滑移隔震系统的滑移性能,进行了12个设有玻璃珠-石墨隔震层基础滑移隔震砌体墙试件的低周反复荷载试验。试件分两组:第一组6个试件,隔震层为纯玻璃珠,玻璃珠直径分别为3mm、5mm,施加的竖向荷载分别为25k N、50k N、75k N;第二组6个试件,隔震层为玻璃珠-石墨,玻璃珠直径分别为3mm、5mm,施加的竖向荷载分别为25k N、50k N、75k N。对比分析了各试件的滑移启动荷载、滑移滞回曲线、滑移层损伤演化、隔震与消能减震性能。研究表明:纯玻璃珠隔震层,玻璃珠粒径较大时滑移启动荷载相对较小,滞回曲线饱满,滑移性能较好,少量玻璃珠有挤压损伤;玻璃珠-石墨隔震层,滑移启动荷载相对于纯玻璃珠隔震要小,滞回曲线光滑饱满,滑移性能良好,无玻璃珠挤压损伤现象。村镇低层砌体房屋采用玻璃珠-石墨基础滑移隔震结构,可获得良好的隔震和消能减震效果。

木构古建筑柱与柱础的摩擦滑移隔震机理研究

通过对木构古建筑柱础和柱架形式及特性的分析,建立了柱与柱础的摩擦滑移隔震体系模型,给出了柱脚滑移判定条件;运用随机振动理论FPK方程提出了柱与柱础间滑移量在白噪声过程作用下的计算公式;并进行了摩擦滑移隔震位移量的试验测定。试验与计算表明,柱与柱础间因摩擦滑移而隔震耗能,提出的滑移量计算公式是可行的。研究结果可为木构古建筑的抗震性能研究提供借鉴作用,并对古建文物的保护加固提供科学依据。

基于动力可靠性分析的滑移隔震体系的优化设计

本文探讨了滑移隔震体系在零均值高斯白噪声地震作用下的优化设计问题,首先利用统计等效线性化方法并按首次超越损坏泊松过程模型的双壁问题得到质点的滑移可靠性函数,然后采用拉格朗日乘子法进行了该滑移隔震体系基于动力可靠性分析的优化设计。

滑移隔震结构的动力特性及地震反应

提出了既能正确反映摩擦力特性又便于编程的连续型指数摩擦力模型；利用Ｐｏｉｎｃａｒｅ映射法研究地面谐运动下滑移隔震结构的周期响应，并发现结构将表现为对称性破裂分叉、振幅跳跃、基底爬行等非线性特征；利用高精度的精细时程积分法，计算滑移隔震结构的地震响应，绘制了上部结构动力系数反应谱和基底最大滑移量反应谱；对计算实例的分析发现，地震作用下滑移隔震结构的层间最大剪力和最大绝对加速度反应分布较一般传统结构有很大区别。

滑移隔震结构基于能量分析的简化计算方法研究

采用能量法对多自由度剪切型结构隔震体系进行非线性地震反应分析时,其计算量大、分析复杂,难以用于工程实际.针对上述问题,将对其多自由度振动方程进行求解分析,找到一种等代体系来简化隔震体系的求解过程,并简要分析了近断层地震动三要素对滑移隔振结构总输入能的影响.最后,对一五层框架隔震结构模型分别采用能量分析法和简化后的能量法进行计算,将其结果进行对比,说明了本文提出的计算方法是偏于安全的,为工程的抗震设计提供参考.

基础滑移隔震房屋计算恢复力曲线的确定

以多层砖混隔震结构足尺试验为依据，通过隔震房屋对有无线弹性限位装置的恢复力特性的研究，找出了线位消能元件Ｕ型环个数与其刚度关系，提出了多层砖房隔震结构恢复力计算模型，为隔震房屋的设计计算提供了依据．

基于振动台试验的滑移隔震-限位混凝土矩形贮液结构减震研究

混凝土矩形贮液结构由于其独特的优势,在土木工程领域具有广泛的应用,但是历次地震中都不乏该类结构的破坏案例,减小其在地震作用下的破坏概率迫在眉睫。为研究滑移隔震在混凝土矩形贮液结构减震方面的有效性,运用振动台缩尺试验对比研究了非隔震、铅芯橡胶隔震、滑移隔震-限位混凝土矩形贮液结构的动力响应,探讨滑移隔震对贮液结构的减震优势,研究限位装置对结构滑移位移的控制效果,并验证基于ALE法数值模型的合理性。结果表明,滑移隔震对结构动力响应和液体晃动波高都具有很好的控制效果,其减震效果明显优于铅芯橡胶隔震,进行合理的限位装置设计能够克服滑移隔震混凝土矩形贮液结构位移超限和震后残余位移较大的缺陷。滑移隔震-限位减震系统能够在震后保持完好,且造价低廉,因此其在混凝土矩形贮液结构减震方面具有非常优越的应用前景。

基于SIMULINK的基础滑移隔震结构仿真计算分析

提出了一种在SIMULINK环境下对建筑结构基础滑移隔震体系进行仿真计算分析的新方法 .给出滑移隔震结构隔震层动力方程 ,分析了含滑移隔震层的剪切型多自由度串联体系模型 ,并给出模型的状态方程 ,根据模型状态方程在SIMULINK环境下建立了多质点滑移隔震结构的仿真程序 ,并将其应用到经平移后采用滑移隔震减震加固的江南大酒店工程中 ,计算结果与其他计算方法所得结论一致 ,证明了该方法对滑移隔震体系分析的正确性和有效性 .基于SIMULINK的仿真分析方法还可应用到土木工程其他主动与被动控制研究领域 .

基础滑移隔震体系的地震响应计算

利用随机振动理论求出了基础滑移隔震房屋在无频谱过程的白噪声过程作用下的响应特性 ,探讨了基础滑移隔震的振动时最佳阻尼系数取值 ,提出了基础最大滑移量在白噪声过程作用下的计算公式 ,并进行了基础滑移隔震位移量的试验测定。计算结果与试验结果表明 ,本文提出的基础滑移隔震体系的计算公式是可行的 ,为滑移隔震房屋设计保证结构安全、合理提供了理论依据。

双线隧道中单侧隧道内爆炸引起地面建筑的动力响应及滑移隔震研究

该文针对双线地铁隧道中单侧隧道内爆炸引起的附近地面建筑物的动力响应及滑移隔震效应进行了数值模拟研究。采用八结点等参元和集中质量体系来分别模拟包含隧道的有限土区和地面多层建筑,并将其耦合形成整个相互作用体系模型。在基底摩擦力计算中提出修正连续摩擦力模型,以克服传统Coulomb摩擦力模型的内在缺陷。通过与单线隧道内爆炸引起建筑物响应及滑移隔震效应的算例对比分析,揭示出地表建筑物在遭受地下单侧隧道内爆炸产生的经相邻隧道反射及衍射后的冲击波作用所引起的动力响应特征及其基底滑移隔震效果,从而为相关的理论研究和工程实践提供重要的数据参考。

石墨滑移隔震砌体房屋错动位移研究

采用单质点弹性变形体分析模型 ,建立了基础石墨滑移隔震砌体房屋的运动微分方程和滑移与啮合阶段的判别准则。通过动力时程分析 ,输入多条地震记录 ,研究了隔震缝错动位移在各种影响因素下的变化规律。结果表明 :场地条件和地震烈度 ,是影响错动位移幅值的主要因素。在一至三类场地 ,9度罕遇地震作用下 ,错动位移幅值最大不超过 12cm,通过适当加宽基础宽度的构造措施 ,不增设限位装置 ,即可满足隔震缝处构造要求。基础加宽宽度 ,一类场地取 2cm,二类场地取 6 cm,三类场地取 12 cm。

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。

地下爆炸波作用下基底滑移隔震建筑-土-隧道相互作用的动力分析

采用子结构耦合法对由隧道及其周围的有限土体、远场半无限土体以及上部基底滑移隔震建筑等三部分构成的体系在隧道内发生意外爆炸时的弹塑性动力响应进行了数值分析;在基底滑移隔震分析中,提出了修正的连续摩擦力模型以取代传统的库仑摩擦力模型,避免了计算过程中跟踪啮合滑移的过渡边界从而可降低计算误差。通过与 Lysmer 透射边界法和修正阻尼透射边界法的数值结果对比分析,验证了本文方法的有效性,其数值结果揭示了在遭受地下爆炸波作用并考虑土-结构相互作用的基底滑移隔震建筑动力响应的内在规律,从而为深入的理论研究与工程实践提供了重要的依据。

具有限位装置的滑移隔震框架结构在碰撞前后单向和双向地震反应分析

为了克服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,使滑移隔震技术在框架结构中得到应用,在研究了U型环限位消能元件的工作性能的基础上,采用有限元SAP2000软件,建立了一种新型具有限位装置的滑移隔震三层框架结构的计算模型,并根据合理的碰撞前后滞回特性,进行了单向和双向地震波作用下的隔震结构分析.计算结果表明,限位装置的刚度对结构碰撞后层间加速度和位移量的变化影响较大;双向比单向地震激励对结构产生的最大基底滑移量要大.随着另一个方向地震烈度的不断加大,结构最大滑移量呈现出先增后减的规律,为滑移隔震在框架结构中的设计提供了理论依据.

村镇建筑砌体结构滑移隔震性能研究

村镇建筑多以砖混结构为主,抗震性能相对较弱,砂垫层摩擦滑移隔震技术由于诸多优点较适合广大农村建筑。本文介绍了砂垫层基础滑移隔震的设计原则和分析模型,以常见的两层砖混结构为例,采用Abaqus有限元软件分析不同摩擦系数、不同加速度峰值下隔震层的滑移,并在此基础上确定隔震层在多遇和罕遇地震作用下的摩擦系数及滑移量建议限值;通过验算不同砂浆的抗震受剪承载力,得出不同摩擦力作用下满足抗震受剪承载力的最低砂浆标准,所得结论对农村滑移隔震建筑的选材具有一定参考意义。

双向耦合地震作用下滑移隔震结构振动控制及其优化研究

目前,滑移隔震结构的分析通常只考虑水平地震动而不考虑竖向地震动的影响,有关多向地震动及其相关性的研究也很少。水平与竖向地面运动具有相关性,从而影响控制效果,因此对双向耦合地震作用下滑移隔震结构模型的理论进行研究,建立动力分析模型并得出运动微分方程。以6层滑移隔震结构为例,对其进行地震反应分析。研究表明,在考虑竖向地震作用的情况下,滑移隔震结构也具有良好的控制作用,但是竖向地震作用的存在使结构的地震反应有不同程度的增加,其增量随着竖向地震作用的增加而增加。因此,在高烈度地区的滑移隔震结构应该考虑竖向地震作用对结构的影响。建立滑移隔震装置的参数优化设计模型,采用IHGA程序对结构的重要参数进行优化设计。结果表明,滑移隔震结构在各种工况下的各项地震反应均得到更好的控制。

基础滑移隔震体系的地震反应谱

本文在分析建筑物基础滑移隔震体系动力学特性的基础上 ,研究了滑移隔震结构反应谱的一般特征。对大量地震反应谱进行了统计 ,探讨了滑移隔震结构反应谱的统计特征。并通过工程算例 ,验证了滑移隔震结构采用反应谱分析的可行性与可靠性。