考虑土-储罐-液体相互作用的隔震储罐简化力学模型及地震响应研究

为了寻求一种既能减震又能降低成本的储罐结构,提出一种隔震储罐结构体系,根据力的平衡原则推导了滚动隔震装置恢复力模型,得出了复合滚动隔震装置的恢复力模型。基于三质点模型和场地土模型,提出了考虑土-储罐-液体相互作用(STLI)的隔震储罐的简化力学模型和运动方程,并研究了考虑STLI效应和不考虑STLI效应时抗震储罐和隔震储罐在不同场地的地震响应。结果表明:隔震储罐能够有效地降低其基底剪力及倾覆弯矩,但对晃动波高的控制有限,建议在高烈度区,满足晃动波高的前提下,隔震储罐在设计时可以降低烈度。考虑STLI效应后,抗震储罐的基底剪力和倾覆弯矩明显降低,且从Ⅰ类场地到Ⅳ类场地差异率逐渐增大,软土场地降低最为显著。隔震储罐地震响应受STLI效应的影响较小,可以有效地隔断上部结构与场地土之间的耦联,弱化STLI效应对上部结构的影响。

双向恢复力模型对基础隔震建筑风振响应的影响

为明确MSS、Casciati和Harvey and Gavin这3种常用双向恢复力模型计算基础隔震建筑风振响应的差异,采用3种模型模拟铅芯橡胶支座在水平单向和双向位移下的恢复力,对比试验或有限元结果的差异,采用3种模型对一算例在双向风荷载下隔震层位移、顶点位移和顶点加速度3个指标的差异进行了分析。研究表明:3种模型模拟铅芯橡胶支座在单向循环位移、方形和偏置方形位移下恢复力的趋势基本一致;而模拟圆形和偏置圆形位移时,MSS模型双向恢复力形状与有限元结果不同,不能较为准确地模拟支座双向耦合行为,Casciati模型误差稍小于Harvey and Gavin模型。Casciati模型和Harvey and Gavin模型计算风振响应基本一致;对于横风向响应均方根,3种模型差距不大;对于顺风向隔震层位移、顶点位移和顶点加速度均方根,MSS模型稍小,而对于顺、横风向隔震层位移峰值因子,MSS模型稍大;对于顺、横风向顶点加速度峰值因子和双向与单向模型顶点加速度最值比值随风速变化规律,MSS模型与其他模型差异较大。基于双向耦合效应模拟及风振响应指标的差异,建议采用Casciati模型考虑双向恢复力模型对基础隔震建筑风振响应的影响。

SDFPB在九层Benchmark钢框架中的隔震性能研究

为研究SMA-复摩擦摆支座(Shape Memory Alloys Double Friction Pendulum Bearing,SDFPB)在多、高层建筑结构中的隔震性能和安全性,基于OpenSees建立了SDFPB的有限元模型,分析了SDFPB力学性能影响因素,将其应用于九层Benchmark钢框架结构中,对比了隔震结构和非隔震结构的地震响应。研究表明,SDFPB隔震系统可以改善九层Benchmark钢框架动力特性,显著削弱上部结构在地震作用下的楼层加速度、层间位移角和层间剪力,有效控制隔震层位移,在多、高层建筑结构中可发挥良好隔震效果并提升安全性。

基于隔震模型和非隔震模型的设防地震下楼面水平加速度分析

以应急救援指挥中心为例,建立隔震模型和非隔震模型,使用Midas Gen有限元分析软件对2种模型进行设防地震作用下的弹性时程分析,得到其楼面水平加速度。结果表明:在相同的地震动输入下,楼面水平加速度随楼层的增高而增大;非隔震模型、隔震模型最大楼面水平加速度分别为33.7m/s^(2)、1.997m/s^(2),隔震模型的加速度明显降低且满足限值3.0m/s^(2)要求。因此采用隔震装置可有效降低结构楼面水平加速度,保证其在地震中的安全及正常使用。

基于Revit平台的隔震支座快速建模模块开发与应用

随着隔震技术的推广应用以及建筑业信息化水平的持续提升,在隔震工程中对隔震层建筑信息模型(building information modeling, BIM)建模的需求逐渐增长,然而针对性的研究工作相对较少。为此,围绕隔震支座BIM模型的高效建模方法和应用模块开展了研究。首先,综合隔震支座应用情况和力学特性,可将其分为橡胶隔震支座、滑移摩擦隔震支座和其他类型隔震支座,据此提出了隔震支座BIM快速建模模块基本架构;随后,基于Revit和Visual Studio平台开发了三类隔震支座BIM模型的快速建模功能,并实现了连接节点参数化建模和支座批量/手动布置的操作功能;最后,开展了某化工公司的库房隔震加固项目的隔震层BIM模型建模实践,结果表明:利用快速建模模块可将隔震层BIM建模操作从7个步骤降低至2个步骤,且使用过程中对隔震支座构造细节的认知要求相对较低。同时,建成后的BIM模型与实际工程在建筑信息的多个方面具有较好的一致性。相关研究可为建筑和桥梁隔震工程的BIM建模提供参考和借鉴。

拟负刚度隔震Benchmark模型减震效果及适应性

基于国际通用Benchmark隔震模型,提出了一种基于磁流变阻尼器的负刚度智能隔震控制策略及其一组有效控制参数.采用Matlab模拟分析了双向地震作用下普通隔震、H2/LQG主动控制、H2/LQG-clipped半主动控制、Passive-on被动控制和拟负刚度控制时模型的地震反应,对比分析了250条不同场地地震波下五种控制方式的控制效果和适应性.结果表明:拟负刚度智能隔震集合了主动和传统半主动控制的优点,其综合控制性能最优,能同时有效降低大地震时隔震层位移和中小地震时上部结构地震反应.研究了不同断层距的近场地震下不同控制方式隔震结构地震反应,得出了近场影响系数.

基于Benchmark模型的低刚度隔震支座地震响应研究

建筑隔震设计中广泛使用的铅芯橡胶隔震支座(LRB)在近断层地震作用下,支座位移过大,在满足竖向承载力的同时难以兼顾支座的水平刚度和阻尼值,导致隔震体系的隔震效果不佳,甚至隔震支座可能发生损坏。针对这一问题,研发了一种新型的水平低刚度隔震支座,该支座在满足竖向承载力要求的同时,能将隔震层的水平刚度维持在较低的水准,同时保持较好阻尼性能。本文采用ETABS模拟隔震支座并建立隔震Benchmark模型,通过动力时程分析,对比了传统橡胶隔震方案和水平低刚度隔震方案中结构的最大层间剪力、最大层间位移角和能量耗散等结构响应。结果表明,近断层地震作用下,水平低刚度隔震方案比传统橡胶隔震方案的隔震效果更佳。

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。

曲面摩擦滑移隔震结构的随机地震可靠度分析

曲面摩擦滑移隔震结构(curved surface sliding isolated structure,CSSIS)是一种具有广泛应用潜力的新技术.但在工程实践中,地震波的选取会显著影响CSSIS的抗震设计和风险评估结果.针对缺乏强震记录的情况,提出一个能够反映特定地区地震特征的随机地震动模型,并通过Monte-Carlo模拟算法,评估CSSIS的抗震可靠指标.通过振动台试验和理论分析确定CSSIS力学模型的关键结构参数,采用随机地震动模型生成地震波,以天津宁河地区为例,基于首次超越概率理论,计算了CSSIS的失稳概率Pf.结果表明,地震震级M和震中距D对CSSIS的抗震性能具有显著影响.随着震中距D的增加,上部结构的失稳概率Pf迅速下降;相反,地震震级M的增加会导致Pf升高.所得研究结果将为CSSIS的广泛应用提供重要的设计参考依据.

基于智能隔震结构Benchmark模型的序列最优控制算法

针对最新提出的智能隔震结构Benchmark模型,阐述了其在考虑横向-扭转耦联振动和双向地震激励下的运动方程,讨论了序列最优算法较之其它几种经典最优算法的改进之处.运用序列最优算法对智能隔震结构Bench-mark模型进行振动控制,并将其和采用LQG算法的控制效果进行了分析比较,结果表明序列最优算法优于LQG算法.

基于遗传算法的隔震支座优化设计方法

结合我国现有的结构设计规范,对隔震层支座自动设计问题,结合第三代非支配排序遗传算法制定了隔震支座优化设计方法。提出精细化剪切模型作为本次优化的计算模型,与以往的层剪切模型不同的是,将隔震层的各个隔震支座单独建立,可一次性获得满足偏心率的隔震支座布置方案。上述算法在大型通用有限元软件ABAQUS进行了程序实现。对一个5层的框架隔震结构进行优化设计,结果表明本文提出的方法是有效的,可操作的。

串联隔震构件恢复力计算模型试验研究

为研究串联隔震构件使用阶段的真实力学性能,基于5组不同轴压比、长细比的串联隔震构件进行拟静力加载试验,并建立构件的有限元模型,对受力特点及破坏状态进行分析。根据对应工况下的有限元模型获得滞回曲线,建立了串联隔震构件的三折线型骨架曲线,同时给出了骨架曲线各分段的方程表达式。针对试验过程中变幅循环加载引起的构件整体刚度发生退化的问题,将各组构件的滞回曲线划分为4个部分,以每组构件的初始加载刚度为基准,采用非线性回归分析方法,获取每段曲线刚度退化规律,结合骨架曲线,建立了串联隔震构件的恢复力模型,并与试验进行对比。结果表明:提出的恢复力模型可以较为准确地描述串联隔震构件在低周往复荷载作用下的恢复力特性,为后续非线性力学性能研究提供理论参考。

建筑隔震装置用橡胶高温下力学性能研究

为了研究建筑工程隔震装置用橡胶材料高温力学性能,进行了常温和高温下橡胶材料拉伸性能、剪切性能以及压缩性能的力学试验,得到橡胶材料高温下力学性能损伤规律。通过试验数据拟合,得到橡胶材料高温本构关系和相关参数计算公式,为今后隔震装置高温下数值模拟分析提供了真实高温下基本力学性能参数依据。

科兴中维某框架-抗震墙结构隔震加固设计

科兴中维某框架-抗震墙结构因工艺调整,抗震设防类别提高,采取隔震的方式进行抗震加固。本文通过建立弹塑性模型进行大震弹塑性分析,结果表明本结构隔震加固后,隔震层以上楼层,两方向层间位移角、抗倾覆、剪重比等关键指标均满足大震要求;隔震支座消耗总能量接近地震输入能量的2/3;隔震支座抗拉、抗压和位移均满足大震下规范要求;隔震层以上构件并未出现较严重的损坏;隔震层以下支撑隔震支座的框架柱经加固后,满足大震承载力要求。

核电厂隔震结构附加侧向阻尼系统分析模型及减震效果

提出对半埋置/全埋置小堆三维隔震结构附加侧向黏滞阻尼的混合控制系统,达到同时控制水平加速度、水平位移以及摇摆反应且不影响竖向隔震效果的目的。基于隔震层及侧向阻尼系统变形分析,建立考虑隔震层平动及摇摆的耦合效应和侧向阻尼器协调转动变形的刚体动力学模型。基于RG1.60谱选取30条地震输入信号开展参数分析,探究阻尼布置参数、附加阻尼力参数及阻尼滞回形状参数对减震效应的影响。研究发现合理的附加阻尼力与隔震层出力比值区间为10%~20%,最优参数下水平加速度位移可同时分别减小20%,40%,最大摇摆反应减小70%。选取合理阻尼参数对某真实核电厂模型进行案例分析,摇摆角、加速度、隔震层位移等地震响应指标均减小,边支座受拉现象消失,案例数值模拟结果与参数分析规律一致,也与理论分析吻合。

西安国家版本馆隔震建筑施工技术的研究与应用

针对传统隔震支座施工工艺工效低、施工缓慢且质量难以达标的问题,论文对隔震支座的关键施工技术进行了深入分析,并提出了一种新型施工方法。该方法通过运用标准化、工具化的工艺技术路径以及建筑信息模型软件,实现了隔震支座的高效和高精度施工。工程应用实例表明,所提隔震支座施工方法的效果达到了单体水平度小于1.5 mm,整层小于3 mm,远优于国家标准。这一研究结果有望应用于解决隔震支座高精度快速施工的难题,进而推动隔震建筑的发展。

钢筋混凝土框架结构房屋的局部隔震体系优化设计

在现有隔震体系的基础上进行优化,提出新型局部隔震体系,并通过有限元建模方式探讨了该体系的减震效果、安全性及其与结构整体抗震性能的联系。从结果看,所设计局部隔震体系可较好减小隔震房间地震效应,有效确保震中及震后局部隔震房间使用功能的完好性。

基于隔震结构Benchmark模型的复振型叠加反应谱方法

隔震体系一般由隔震层和上部结构组成,隔震层包括隔震支座和耗能装置,其阻尼特性与上部结构有较大差别。因此,隔震体系阻尼分布具有显著的非比例特性,从而导致其阻尼矩阵不满足无阻尼振型解耦的条件,故在隔震体系中经典的振型叠加反应谱方法已不适用。基于随机振动理论,结合隔震结构的特点,推导了能够考虑非比例阻尼特性的多维地震复振型叠加反应谱方法。针对目前常用的强迫解耦方法,对其误差进行了探讨,发现其阻止了隔震层与上部结构的能量传递,导致上部结构的地震响应偏小。基于隔震结构Benchmark模型对复振型叠加反应谱方法、强迫解耦假定下的反应谱方法、时程分析方法进行了对比,结果表明隔震层阻尼较大时,强迫解耦方法精度较差,并且无法反映隔震层阻尼引起的上部结构地震响应放大效应,复振型叠加反应谱方法计算精度较好,可充分反映隔震结构非比例阻尼的特点。

基于Benchmark模型的基础隔震作用分析

在第三代Benchmark问题的九层钢框架结构模型的基础上,利用ETABS有限元软件,建立了9层钢框架三维有限元模型。定义了用于模拟铅芯橡胶支座性能的连接属性,分别采用模态分析、反应谱分析和时程分析三种方法,比较了隔震结构和非隔震结构的地震反应。分析结果表明,隔震结构的地震反应与非隔震结构相比降低明显,隔震结构具有良好的隔震性能。

长周期地震动作用下某EPR核电站安全壳的隔震性能分析

核电站安全壳是切实有效保证核电站安全的必备设施。研究长周期地震动作用下的安全壳隔震性能,对安全壳具有十分重要的理论意义和工程应用价值。以某EPR核电站安全壳为研究模型,考虑了该安全壳自重和预应力系统,采用软件ANSYS建立复杂的三维数值仿真模型,探讨长周期地震动作用下安全壳的变形、加速度、基底剪力和预应力筋的平均应力,证实在长周期地震动作用下,该安全壳受力性能良好,并在控制范围内。基于此,引入层叠橡胶隔震器和软钢隔震器并联的新型隔震装置,进而研究长周期地震动作用下安全壳的隔震性能。分析结果表明:由于地震动的特性(例如,随机性、不确定性、空间相关性等),核电站安全壳设计必须从多方面重视长周期地震动。短周期地震动作用下新型隔震装置是有效的,长周期地震动作用下隔震失效。研究结果为核电站安全壳隔震设计提供技术指导。