考虑上部结构非线性的LRB基础隔震建筑结构动力特性研究

以两自由度体系的LRB基础隔震建筑结构为对象,在同时考虑LRB隔震系统以及上部结构非线性的基础上,提出综合利用Fourier级数展开、谐波平衡法以及梯度法对该两自由度体系在简谐地震动激励作用下的稳态响应进行求解的方法。以此为基础通过参数分析对考虑上部结构非线性的LRB基础建筑结构的动力特性进行研究并发现:非线性上部结构基底固定时,随着结构延性的增加,结构的耗能能力也随之增加,而且结构自身的频率随之降低,远离发生共振的频率,从而有效地抑制结构延性的快速增加;非线性上部结构自身频率的变化并不会根本改变整个LRB基础隔震建筑结构的频率,由于低频的简谐地震动激励限制非线性上部结构自身的耗能能力,从而导致在激励幅值不断增加的情况下,上部结构的延性需求急剧增加。

强震下基础隔震结构软碰撞防护研究

针对基础隔震结构在超罕遇地震的强震作用下隔震层位移超限问题,采用已有弹性软碰撞防护装置和所研发的弹塑性软碰撞防护装置。考虑上部结构非线性,建立设置两类软碰撞防护装置的基础隔震结构模型,进行不同地震设防水准地震作用下设置两类软碰撞防护装置的基础隔震结构的非线性时程分析,研究不同防护距离、不同力学性能参数的弹性及弹塑性软碰撞防护装置对隔震层限位效果及上部结构地震响应的影响。结果表明:在超罕遇地震的强震作用下,两类软碰撞防护装置均可起到限制隔震层位移的作用;与仅能为隔震层附加刚度的弹性软碰撞装置相比较,能够为隔震层同时附加刚度和阻尼力的弹塑性软碰撞防护装置,隔震层限位效果和上部结构层间位移角响应控制效果均较优。合理设置弹性及弹塑性软碰撞防护装置,在将隔震层位移限制在规范限值以内的同时,上部结构最大加速度可限制在地震波输入峰值50%以下,确保基础隔震结构发挥正常的隔震功能。

建筑结构设计中的隔震减震措施分析

地震作为一种破坏力极强的自然灾害,对建筑物的安全和稳定构成了极大的威胁,随着建筑技术水平的不断提高,隔震减震技术作为一种有效的结构抗震措施,得到了越来越多的关注。通过对隔震减震技术在建筑结构设计中的应用研究,阐明了地震对建筑结构的危害性,然后,分析了减震隔震减震技术的基本原理,并通过对常见隔震系统和减震技术的分类和分析,结合实际案例,讨论了隔震减震措施在建筑结构设计中的应用要点,以期对于提高我国建筑结构的抗震性能,具有重要的理论意义和工程应用价值。

浅析建筑结构设计中的隔震减震设计

面对自然灾害的侵袭,民众的日常生活受到严重影响,尤其是地震这一因地质活动引发的灾害,其破坏力尤为严重。一旦有地震发生,不仅会导致众多无辜的生命消逝,还会给受灾地区带来沉重的经济负担。鉴于此,建筑过程中实施隔震与减震措施显得尤为关键,建筑设计师在初步设计时就应该充分考虑这一点,运用前沿科技,努力降低地震带来的风险。鉴于此,本研究深入探讨了在建筑结构设计中采用的隔震与减震策略。

隔震减震控制技术在建筑结构设计中的应用

在建筑结构设计中,隔震减震控制技术可以通过在建筑结构与地基之间设置隔震装置,有效减小地震对建筑的影响,提高建筑的安全性。基于此,文章列举了隔震减震控制技术在建筑结构设计中应用的原则,分析了隔震减震控制技术在建筑结构设计中应用存在的问题,并提出了相应的优化措施,然后结合实际工程具体说明其应用效果,最后深入反思可知,技术人员应重视将隔震减震控制技术灵活应用于建筑结构设计,不断总结与完善,进而实现建筑结构隔震减震设计的最优化。

隔震控制技术在建筑结构设计中的实施探讨

本研究围绕隔震控制技术在现代建筑结构设计中的应用进行了深入分析。鉴于地震灾害对城市建筑安全的巨大威胁,研究探讨了隔震技术的基本原理、设计方法及其成效。通过对比分析传统的抗震设计和隔震设计,本文突显了隔震技术在减少建筑物地震响应、提高结构安全性和使用功能方面的优势。方法 采用了理论计算、模拟测试与实际工程案例的分析,指出了隔震技术在实施上需要注意的关键技术问题及其解决方案。结果 显示,通过优化隔震支座的设计、确保隔震层的可靠性和完善辅助阻尼系统,隔震控制技术显著提高了建筑结构的抗震性能。最终论证了隔震技术的实施不仅有助于保障人民生命财产安全,而且对于推动建筑设计理念的创新发展具有重要意义。

隔震层附加黏滞阻尼器对高层建筑基础隔震结构动力响应影响

隔震层附加黏滞阻尼器对高层基础隔震结构的动力响应影响研究较少。以某地医院15层病房楼为对象,选取隔震层附加黏滞阻尼器前后两种结构,进行三向地震动的弹塑性时程分析。结果表明,隔震层附加黏滞阻尼器后层间剪力增幅可达21.3%;首层层间位移角减小15%左右,中上部楼层层间位移角增加约4%左右;隔震层位移减小可达33.6%,可以有效降低隔震支座拉应力,但对压应力影响不明显。

变刚度地基上隔震结构群桩基础动力响应试验研究

通过控制输入地震动持时压缩比和强度的方法,提出了变刚度地基上桩基基础隔震结构振动台模型试验方法,并结合已完成的不同地基上桩基基础隔震结构系列振动台模型试验,分析了地基刚度变化对隔震结构群桩基础动力学特性的影响规律。结果表明,结构-土体相对刚度比和输入地震动强度显著影响隔震结构群桩基础弯矩反应,强震下结构-土体相对刚度比越大,隔震结构群桩基础中间桩体上部弯矩反应幅值增大越显著,而中间桩体下部弯矩幅值较小。当输入加速度峰值和结构-土体相对刚度比R大于一定限值时,群桩基础震陷显著增加,群桩基础承台转动反应强烈,同时群桩基础桩顶水平位移在主震后出现明显的单边累积水平位移,说明强震作用下地基刚度变化过程中隔震结构群桩基础上部更易出现地震破坏,而群桩基础震陷与基础承台强烈转动反应的共同作用可能是导致隔震结构群桩基础上部弯矩骤增的主因。

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。

基础隔震结构附加变化型调谐质量惯容阻尼器的优化设计研究

在强震作用下基础隔震结构的隔震层将发生非常大的水平变形。已有研究表明采用在基础隔震结构的隔震层附加变化型调谐质量阻尼器(VTMD)的混合控制策略能够有效降低隔震层的水平变形需求,然而该混合控制策略最大的缺陷在于需要很大的调谐质量。考虑到惯容装置具有明显的质量放大效应,本文提出将惯容装置(Inerter)与VTMD中的阻尼器并联,从而形成具有较小调谐质量的变化型调谐质量惯容阻尼器(VTMDI),并将其附加在基础隔震结构的隔震层,基于随机振动的分析框架开展了VTMDI参数的优化设计研究。研究表明直接将基础隔震结构的上部结构层间变形作为优化目标的传统优化策略并不经济有效。为此,本文提出了一种基于两步优化法的优化策略,该优化策略首先确保附加VTMDI的基础隔震结构相对于附加相同阻尼的基础隔震结构具有更优的控制效果;然后确保附加VTMDI的基础隔震结构的上部结构层间变形最小。通过动力时程分析结果表明:两种优化策略都能有效降低隔震层的水平变形和上部结构的层间变形,同时不会导致调谐质量出现过大的运动行程,基于两步优化法的优化策略更为经济有效。

建筑隔震与减震设计问题研究探讨

隔震、减震的设计对于减轻地震对建筑的损坏,确保建筑结构安全具有十分重要的作用,能够为有效保护人民生命财产安全创造良好的环境。随着建筑行业的蓬勃发展,其规模和数量不断扩大,人们对于建筑物安全性的需要也日益增加,加之21世纪已发生多起大型地震给建筑物带来巨大的破坏,因而建筑隔震与减震设计问题逐渐受到广泛关注,也给建筑行业对于隔震与减震的设计要求提出了巨大的挑战。因此,建筑企业改进和优化建筑的隔震与减震设计,创新建筑隔震与减震的应用措施,从而增强建筑隔震与减震的综合性能,提高建筑抵御地震的风险能力,为人民生命财产安全保驾护航。基于此,首先阐明建筑结构中隔震、减震技术的重要性,分析建筑结构设计中隔震减震效能的影响因素,在此基础上探究建筑隔震与减震设计的创新路径,以期为提高我国建筑行业隔震与减震设计能力,保障建筑物安全提供有益借鉴和参考。

基础隔震高层建筑结构减震系数研究

针对质量、刚度沿高度分布相对均匀的基础隔震高层建筑结构建立其等效梁模型,基于振型分解反应谱法对隔震及非隔震结构振型数、振型参与质量、地震剪力、力矩等关键指标进行探讨分析。给出了确定水平向减震系数指标的临界刚度比、临界周期比,进一步分析了该两个临界比值对减震系数的一般性控制规律。研究结论表明:当隔震后、前结构基本周期比r_(T1)>1.3或上部结构整体等效刚度与隔震层水平等效刚度之比r_(kh)>0.8时,可有效抑制高层剪力墙隔震结构高阶振型反应,仅需考虑基本振型对结构地震反应的贡献;结构隔震后、前的底部剪力比、力矩比与上部结构整体等效刚度与隔震层水平等效刚度之比r_(kh)、基本周期比r_(T1)有关,与质量、阻尼等参数无关;当r_(kh)小于临界刚度比r_(kh)B或r_(T1)小于临界周期比r_(T 1B)时,底部力矩减震效果较剪力要差,应以隔震后、前结构底部力矩比作为减震效能评价指标,当r_(kh)大于临界刚度比r_(kh)B或r_(T1)大于临界刚度比r_(T 1B)时,则应以底部剪力比作为评价指标。其中,r_(kh)B,r_(T 1B)可按该研究所给数值取用。所得相关研究成果可为相关理论研究及工程应用提供参考和依据。

考虑相邻建筑物碰撞的基础隔震结构的地震反应分析

基础隔震结构在强震作用下,隔震支座水平位移过大可能导致相邻建筑物发生碰撞。应用接触单元法的非线性Hertz-damp碰撞模型,推导了隔震结构考虑相邻建筑物碰撞的动力方程,研究了碰撞对隔震结构和非隔震结构的影响,并进行了参数分析。研究表明:碰撞对基础隔震结构的加速度反应有明显的放大效应,但隔震装置对上部结构仍然有一定的保护作用。

建筑结构基础隔震标准化研究

收集整理了世界主要国家(如中国、美国、日本以及欧洲的国家)最新修订的建筑结构规范中对建筑结构基础隔震标准化研究的情况及具体规定,并做了相互的对比分析,内容包括:基础隔震的设计标准、产品标准与维护标准等。在分析比较的基础上,指出了建筑结构基础隔震标准化进程中需要进一步研究的问题以及发展的趋势。

建筑结构基础隔震技术的研究和应用

本文介绍了建筑结构基础隔震基本原理、隔震系统分类、隔震技术进展、隔震设计一般流程、隔震相关专著、隔震规范和应用软件,并提出隔震技术推广中有待解决的几个问题。

LRB基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下的动力响应研究

对LRB(Lead Rubber Bearing)基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下的动力响应进行了系统参数研究。考虑到近断层脉冲型地震动记录数量的有限性,为了参数研究的方便,提出了人工合成近断层脉冲型地震动的方法,即以实际的常规地震波(即远场地震)为底波,在此基础上叠加上等效脉冲模型来模拟近断层脉冲型地震;以此为输入,系统研究比较了在近断层脉冲型地震和常规地震作用下,LRB基础隔震结构的动力反应特性、不同的近断层脉冲型类型以及近断层脉冲型地震动参数和LRB隔震系统力学性能对上部结构最大绝对加速度和隔震层最大位移的影响。研究表明:LRB基础隔震结构在近断层脉冲型地震作用下,上部结构最大绝对加速度和隔震层最大位移与常规地震作用下相比,均有较大增加,隔震范围有一定减小;近断层地震动的脉冲类型,以及脉冲周期对LRB基础隔震结构的动力反应有很大的影响。

基础隔震建筑混合控制的变结构趋近律方法

本文对叠层橡胶支座基础隔震建筑的混合振动控制问题进行了研究。利用控制律设计的变结构趋近律方法， 给出了相应的闭环控制律表示式。算例分析结果表明： 变结构趋近律控制方法能有效地减小隔震层及上部结构各楼层的地震反应，

平面不规则多层框架基础隔震结构扭转效应及其控制

平面不规则建筑易扭转造成结构严重破坏,进行结构扭转效应分析和控制是这类结构设计的关键。对此,本文开展了8度设防区的平面不规则多层框架模型仿真计算,建立了5个典型乙类建筑的平面L型四层框架隔震模型,设置结构凸出分肢长度B和宽度W的比值分别为1∶1,1.5∶1,2∶1,2.5∶1和3∶1,分析了不同结构的动力特性和地震响应,探讨了LRB刚度占比和隔震层刚心位置对结构扭转的影响,提出了结构扭转的有效控制方法。结果表明:随着凸出分肢长宽比B/W比值的增大,结构X向扭转逐渐增大,Y向扭转逐渐减小。增大LRB刚度占比可减小结构扭转效应,通过综合控制结构扭转和结构减震系数可得到合理的LRB刚度占比目标,建议了8度地震条件下隔震层LRB刚度占比,同时隔震层刚心与上部结构刚心布置于上部结构质心两侧可抑制平面不规则结构上部结构的扭转。

LRB基础隔震结构非线性动力响应的非迭代时程计算方法

提出了一种求解使用铅芯橡胶支座(LRB)的基础隔震结构非线性动力响应的非迭代时程计算方法。该方法首先将层间剪力向量作为非线性二阶运动微分方程的参量,引入状态变量将非线性二阶运动微分方程降阶为一阶状态空间方程,通过使用描述非线性滞回模型的Masing准则确定隔震层剪力并给出了计算隔震层剪力的流程图,利用经典的Runge-Kutta方法进行求解。这样本文所提出的非迭代算法可以避免繁琐的迭代运算,方便编制程序。在数值试验中,利用本文提出的非迭代算法与传统的Newton-Raphson迭代算法进行了比较,结果表明:利用本文提出的非迭代算法得到的时程结果与使用Newton-Raphson迭代算法得到的时程结果十分接近并且峰值的相对误差比较小,能够满足工程计算的精度要求。

建筑结构基础隔震系统的发展及应用

本文概述了基础隔震系统的发展及其在国内外的工程应用，并简要介绍了几种适合我国国情的常用的基础隔震系统，通过对具体工程实例的分析，说明了基础隔震技术的优越性及其在我国广阔的应用前景。