某高层钢框架结构组合减震设计

某转化医学中心位于高烈度设防地区、地震重点监视防御区,从减震效果和经济性等方面对不同减震方案进行比选后,选用BRB+VFD组合减震方案,同时提出了阻尼器布置原则。采用有限元法进行弹性和弹塑性时程分析,结果表明BRB+VFD组合减震方案可为主体结构提供一定的附加刚度和附加阻尼比,降低地震作用下基底剪力,延缓主体结构破坏,满足主体结构第二道防线设计要求;VFD在多遇地震、设防地震、罕遇地震作用下均发挥耗能作用;BRB在多遇地震作用下仅提供刚度,在设防地震和罕遇地震作用下进入屈服耗能,提高了结构抗震性能;随着地震烈度的增加,结构附加阻尼比随之增大,有效保证了结构抗震性能。

组合减震技术在加固改造项目中的应用

以新冠肺炎疫情期间的应急项目加固改造为例,主要探究组合减震技术在加固改造项目中的应用。鉴于既有结构抗震性能以及防震缝宽度不足、结构整体扭转和局部抗震承载力不足的问题,兼顾加固工程量、最大限度减轻对原有建筑影响以及加固成本,最终采用组合减震技术(VFW+BRB)对原有框架进行加固设计。根据项目实际情况,按照不同的部位和重要程度制定了性能目标和设计。计算结果表明,采用组合减震技术加固后的结构在遭遇地震作用时,可以显著减少顶点位移和水平加速度,降低地震响应,提高结构抗震冗余度。

RC框架组合减震结构减震性能分析

RC框架结构具有灵活的平面布局,能够满足大多数建筑实用要求,因此在工程实践中得到了广泛的应用。但由于框架结构侧向刚度较低,在大地震作用下,非线性变形所产生的水平层间位移较大,使得它的抗震能力不足以满足要求。为了更好地研究RC框架结构的抗震性能,本文以一个实际的工程项目为例,在结构将阻尼器分别单独布置与组合布置,利用有限元分析软件ETABS建立了一幢10层的结构,其中包括黏滞阻尼器(VD)单独布置计算模型、屈曲约束支撑(BRB)单独布置计算模型以及VD+BRB组合减震结构的计算模型,通过多遇地震和罕遇地震作用下的动力时程分析,对结构楼层位移、楼层剪力等主要控制参数进行对比分析,研究组合减震技术对结构减震性能的影响。研究结果表明:在结构中组合布置黏滞阻尼器和屈曲约束支撑比单纯的黏滞阻尼器体系和屈曲约束支撑体系可以取得更好的减震效果,明显的提升结构的抗震性能。

基于性能的屈曲约束支撑与黏滞阻尼器组合减震结构设计方法

基于结构自振周期及阻尼比变化对结构地震作用的影响规律,推导屈曲约束支撑(BRB)与黏滞阻尼器(VD)组合减震结构单自由度体系位移降低率及地震剪力降低率计算公式,绘制组合减震结构在目标位移降低率及目标剪力降低率下的减震性能曲线,提出基于性能的组合消能减震设计方法,采用工程算例验证该设计方法的有效性,并提出组合减震设计方法在多自由度体系中的简化应用模式。结果表明:当目标位移降低率及目标剪力降低率确定时,结构存在唯一减震性能点,合理设计下,组合减震结构可同时取得较好的位移及地震剪力减震控制效果,用该设计方法得到的算例结构实现了设定的减震目标,质量和刚度沿高度均匀分布的多自由度体系组合减震设计可采用该基于一阶振型的简化应用方法。

组合减震在高烈度区加固结构中的运用

为比较单一减震和组合减震设计对高烈度区既有建筑加固的效果,设计出五套方案对一栋高烈度区医院门诊楼进行减震加固设计,运用SAP2000软件进行整体建模,分别对其进行多遇地震作用下弹性时程分析和罕遇地震作用下弹塑性时程分析,比较五套加固方案下结构的层剪力,层间位移角及为结构提供的附加阻尼比。结果表明:在多遇地震作用下,黏滞阻尼器能为结构提供较大附加阻尼比,使结构的层剪力和层间位移角均明显降低。屈服型软钢阻尼器能对结构层剪力和层间位移角均有所降低,不屈服型软钢阻尼器能有效控制结构层间位移角,但会使得结构层剪力有所增大。在罕遇地震作用下,刚度效应比阻尼效应对结构响应的影响更为显著。因此,组合减震方案能使得黏滞阻尼器提供的阻尼效应和软钢阻尼器主要提供的刚度效应在不同地震阶段得到有效利用,相比单一减震方案对结构响应控制效果更佳,且经济性更好。

铁路不等跨简支梁桥组合减震系统减震机理及影响参数研究

为了解决地震作用下铁路不等跨简支梁桥(simply-supported girder bridges,SSGB)发生邻梁和梁墩碰撞,引起伸缩缝和过渡墩破坏,甚至造成落梁的问题,针对传统减震装置的局限性,基于功能分离思想,研发了一种新型屈曲约束支撑(buckling-restrained brace,BRB)-拉索限位器组合减震系统。在阐述组合减震系统的构造形式和工作原理的基础上,提炼出系统的力学模型;然后将减震系统用于铁路不等跨SSGB,采用OpenSees建立考虑碰撞的动力弹塑性数值模型,研究了组合减震系统的减震机理;最后系统分析了BRB初始刚度、启动阈值及伸缩缝间隙等参数对其减震性能的影响。结果表明:组合减震系统能够有效控制梁体和过渡墩的纵向地震响应,显著提高SSGB的整体抗震性能;BRB初始刚度越大,邻梁相对位移的减小程度越大;BRB启动阈值应根据伸缩缝间隙进行合理选择,并在设计时加大对拉索限位器的重视程度;当伸缩缝间隙超过5 cm,系统减震效果更好。

基于性能的黏滞阻尼器与钢框架-钢板剪力墙组合减震结构设计

基于结构附加阻尼及附加刚度变化对地震响应的影响规律,推导了黏滞阻尼器(VFD)与钢框架-钢板剪力墙新型组合减震结构位移降低率和剪力降低率的计算式,绘制出了新型组合减震结构的减震性能曲线,给出了基于性能的组合减震设计步骤,并以1栋高烈度区实际工程为例对该方法进行了验证。结果表明,当结构位移降低率和剪力降低率确定时,结构存在减震性能点,基于性能设计可使新型组合减震结构对位移和剪力均取得较好的控制效果,能明显提高高烈度区钢框架-钢板剪力墙结构的抗震性能。

组合减震技术在钢筋混凝土框架结构加固工程中的应用与研究

为了同时有效改善钢筋混凝土框架结构加固工程中存在的位移角和配筋不足的两个技术难点,通过理论推导,得到组合减震临界位移比计算方法,以及特征周期与临界位移比的关系,以一实际工程案例为背景,采用YJK和ETABS有限元软件建模分析,进行了BRB、VFD以及BRB+VFD组合减震的三种方案比选。结果表明:特征周期较大的地区更适合于采用组合减震技术;随着地震强度的增加,BRB方案的附加阻尼比呈增加的趋势,小震为0,大震是中震的1.5倍左右,而VFD方案与之相反,中震和大震折减系数分别为0.66和0.37,BRB+VFD方案基本保持平稳,中震和大震的折减系数分别为1.06和1.02;BRB方案对位移角改善显著,但对框架地震作用减少有限,配筋减少较少,VFD方案对框架地震作用改善明显,钢筋减少较多,但对位移角改善有限,BRB+VFD方案综合最优,位移角和用钢量均可得到有效降低。

组合减震技术在建筑抗震韧性提升中的应用

对建筑进行抗震韧性评价是建筑抗震设计领域的重要发展方向。参考《建筑抗震韧性评价标准》(GB/T 38591—2020)中的评估方法,开发了抗震韧性评价软件,并对某高烈度区小学教学楼案例进行了建筑抗震韧性评价分析。考虑到建筑抗震韧性与结构在地震作用下的变形和加速度响应相关,提出在原方案基础上采用屈曲约束支撑和黏滞阻尼墙的组合减震设计方案以提高建筑抗震韧性。通过对结构震后修复费用、修复时间和人员损伤等指标进行评估,确定了两种方案对应的抗震韧性等级。结果表明,开发的抗震韧性评价软件可实现自动化蒙特卡洛扩展模拟与韧性指标评价;采用混凝土损伤因子与钢材应变作为损伤评价指标可适用于建筑抗震韧性评价;采用位移型阻尼器和速度型阻尼器相结合的组合减震方案显著提升了建筑抗震韧性等级。

持续机械通气患者组合减震轮椅制作与应用

随着社会老龄化加剧,以及医学的快速发展,人们对生活质量的需求也越来越重视,尤其在老年病区有一些人工气道持续机械通气的清醒患者,虽然四肢活动灵活,但长期依赖呼吸机,因呼吸机体积大又不能随意移动,加上安全也得不到有力保障,患者只能局限于床上活动,这样大大降低了患者的生活质量。目前市场上的轮椅种类繁多,按材料分为铝合金、轻型材料和钢制的,这些传统的轮椅功能设置简单,基本上就是用于代替走路,一般适用于下肢残疾、偏瘫、胸以下截瘫以及行动不变的老年人,远远满足不了人工气道持续机械通气的清醒患者的康复活动。

高举架立式圆筒型储液容器组合减震理论分析与数值仿真分析

为了减轻地震对高举架立式圆筒型储液容器产生的破坏,基于国内外学者的研究,提出了两种组合减震方式,即基础隔震与黏滞阻尼器组合减震(组合减震A)、柱顶隔震与黏滞阻尼器组合减震(组合减震B),并建立了简化力学模型和有限元数值仿真模型,从理论研究及有限元数值仿真分析两个方面进行了地震动响应对比分析。结果表明,对于不同地震动输入,组合减震措施均有较好的减震效果,组合减震B对地震动的适应能力更强;采用组合减震B时,隔震层偏移较小,有利于保护隔震层,不至于因偏移过大而造成隔震层失效,也有利于结构的安全性;采用组合减震B时,黏滞阻尼器消耗了更多的能量,使黏滞阻尼器充分发挥作用,配置更加合理,减震效果更好;理论解与有限元解比较接近,相互验证计算结果的准确性。在选择组合减震方式及进行参数设计时,需根据工程抗震要求、场地条件等实际情况,选择最合适的被动控制方式。

组合消能减震技术在工程项目中的应用与研究

随着消能减震技术发展日趋成熟,基于结构性能需求的各种消能器产品应运而生。目前建筑市场应用较广泛的消能器主要包括位移型和速度型两种。根据项目应用实际情况,大部分减震项目使用的消能器类型单一,未能结合不同结构体系的特点、需求及限制进行消能减震机理及效率研究,且经济性一般。在设计日趋精细化形势下,提出基于结构性能需求的组合消能减震技术,即针对不同结构体系、不同楼层等根据性能需求“量身定制”相应类型的消能器,以最大程度发挥不同类型消能器减震效率及共同作用的一种组合减震技术。两个不同工程实例的研究结果表明:相比传统单一消能器方案,组合消能减震技术可根据结构特点及性能需求,为不同阶段及设计水准下的结构提供附加刚度及附加阻尼,“量身定制”消能器减震机理明确且减震效率、经济性均较好。

近断层地震动下多跨简支梁桥地震响应及减震研究

为研究近断层地震动下多跨简支梁桥的地震响应及其减震措施,以1座4跨简支梁桥为研究对象,选取3组分别考虑滑冲效应、向前方向性效应及无脉冲效应的近断层地震动和1组远断层地震动作为输入,分析主梁、桥墩和支座等的响应和损伤.发现速度脉冲型近断层地震动对桥梁纵横向的位移均有放大作用,既会增加桥墩和支座的损伤程度,也会增加梁间纵向碰撞次数和碰撞力峰值.为此提出“防屈曲支撑(BRB)+粘滞阻尼器”的组合减震系统,并对粘滞阻尼器的布置形式和参数对减震效果的影响进行了分析.结果表明:该减震方案可有效降低桥墩和支座的损伤、减小主梁纵向位移;且阻尼器布置在主梁与桥台间更有利于减震控制;建议粘滞阻尼系数C梁间取3 000 kN·s/m,台梁间取4 000 kN·s/m,速度相关系数α取0.4.

9度区某超高层结构抗震与减震设计研究

乌兹别克斯坦某银行大厦,结构高度147.1 m,9度抗震设防,采用钢筋混凝土框架-核心筒体系和组合减震技术。详细论述了该工程的体系选择、抗震和减震设计中面临的技术挑战,以及采取的应对措施。研究表明,9度区超高层结构采用钢筋混凝土框架-核心筒体系时,纯抗震体系无法满足水平位移限值以及构件承载力控制要求,为此采取了组合减震技术,即悬臂桁架黏滞阻尼器减震与金属连梁阻尼器减震措施,分别解决不同地震水平下的整体结构和构件设计问题,通过计算明确了减震措施所能达到的效果。另外,对9度区超高层减震效率和减震产品吨位等关键问题进行了讨论。通过制定合理的性能指标,并对抗震和减震措施进行充分优化和论证,最终保证了结构在不同阶段的性能满足设计要求。

高层建筑消能减震技术应用研究——以某疾控中心应急大楼为例

《建设工程抗震管理条例》(国务院令第744号)^([1])对重要建筑的承载力、变形以及构件损伤方面的性能目标提出了更高的要求,常规抗震方法设计此类结构有一定的难度。结构减震设计可以通过提供阻尼,比较有效地实现重要结构的抗震性能指标。以某疾控中心应急大楼为例,利用弹塑性动力时程分析方法,分别对采用BRB、采用VFD以及采用两者组合三种减震方案进行分析。通过对设防地震、罕遇地震下的层间位移角和基底剪力的比较,得出如下结论:BRB方案能有效控制结构在设防和罕遇地震下的层间位移角,但在设防地震作用下基底剪力略有增大;VFD方案在设防和罕遇地震下,均提供了较高的附加阻尼比,有效降低了结构的层间位移角和基底剪力,但在罕遇地震下,对结构位移的控制相对较弱;组合方案发挥了更好的性能优势,层间位移角和基底剪力显著降低。

蝶形弹簧组合式减隔震支座的性能研究

文章在充分研究了减隔震支座的背景和国内外研究现状后,设计并制造了蝶形弹簧组合式减隔震装置模型,并对蝶形弹簧进行了力学分析和实验。研究结果表明该减震支座的结构具有良好的纵向和横向的吸震效果,碟形弹簧提升减震支座吸收纵向大振幅冲击振动的能力。

不同长周期地震动作用下高层结构减震控制研究

为研究不同类型长周期地震动作用下结构的减震效果差异,并分析屈曲支撑布置位置对减震的影响,用SAP2000建立屈曲约束支撑(BRB)和粘滞阻尼器(VD)组合减震的9层Benchmark钢框架结构模型,以屈曲约束支撑边侧单斜向布置和内侧K字形布置两种方案,进行双向多遇及罕遇地震下的动力时程分析,对比几种长周期地震动动力响应及减震效果。结果表明:在多遇地震作用下,不同地震动结构层间位移都能保证在规范限值内,BRB和VD组合减震效果较好;在罕遇地震作用下,不同地震动结构出现不同的塑性铰变化,向前方向性和远场地震动所导致的塑性铰较原结构破坏减小且塑性铰数量减少,滑冲型地震动所导致的塑性铰的破坏较原结构更严重,因此,长周期地震动组合结构设计,应依照不同减震方案择优更为合适。

大跨度三塔自锚式悬索桥横向减震体系的研究

以在建某悬索桥为工程背景,采用大型有限元软件SAP2000建立全桥三维有限元杆系模型,研究滑动支座+钢阻尼器的横向组合减震体系的减震特性,通过分析优化选取恰当的钢阻尼器参数进行数值模拟分析。与横向固定约束体系对比,本研究给出的横向组合减震体系能显著减小各桥墩和桥塔基础的地震需求,同时能不同程度地减小各桥墩和桥塔关键截面的剪力和弯矩,并能够有效地控制墩、梁的相对位移。因此,本研究提出的横向组合约束体系是较为合理的,可为同类型桥梁的减震提供借鉴参考。

静动力排水固结法处理淤泥软基振动试验研究

对于高含水率、大孔隙比的深厚淤泥地基,在静动力排水固结法处理中,采用组合式高效夯击减震锤(SAAT)等4种不同形状尺寸的典型夯锤,以975～1 125 kN.m单击夯击能夯击,进行场地振动加速度及夯沉量原位对比测试,获得SAAT夯锤与地基土首次接触、回弹和二次作用历时分别为15,80,35 ms,各锤作用下竖向与水平向加速度分别在10 m与5 m距离内急剧降低,得到满足规范(烈度Ⅶ度)安全要求时SAAT及各夯锤夯击综合安全距离为20～30 m,其中SAAT所需安全距离最小。结果表明,采用SAAT可明显提高夯击效率,并可有效地减小对周边环境的振动影响。此外,对该条件下夯击冲击波的传播及衰减规律进行了总结与分析。

超高层建筑基于性能的组合消能减震结构设计及其应用

组合消能减震是在结构中组合应用速度型阻尼器和位移型阻尼器,地震作用下参与结构耗能,降低结构地震响应。基于性能的组合消能减震设计是从性能化设计理念出发,通过调整消能减震装置在结构中的布置位置和力学特性参数,在不同水准地震作用下分阶段发挥各阻尼器的作用,满足结构受力变形要求,提高结构抗震性能。以云南省昆明市一超高层建筑为工程背景,在结构中同时布置了速度型阻尼器和位移型阻尼器,研究了不同类型减震装置在结构中的较优布置位置,结果表明:本工程采用组合消能减震技术后,在多遇地震、设防地震和罕遇地震作用下,各类减震装置均能充分参与结构耗能,相比传统抗震结构,其地震响应和构件损伤可得到更好的控制,整体结构能够满足预期抗震性能目标要求。