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.

西安某空间曲面混合框架结构设计与分析

西咸空港综合保税区事务服务办理中心结构高度29m,为不规则空间曲面混合框架结构。采用一系列沿球面经线放射状布置的箱形曲线钢管承重钢肋,实现了建筑空间曲面造型;利用屈曲约束支撑灵活布置的特点,解决了南北建筑不规则平面的刚度不均匀问题;采用金属摩擦摆全向滑动支座,解决了南北建筑独立单元地震作用下相互影响问题。采用YJK和MIDAS Gen软件分别对结构进行小震弹性及中震弹性、中震不屈服分析。结果表明,结构受力性能满足要求,可以达到抗震性能的设计目标。

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。

摩擦曲面隔震结构动力学模型及地震响应分析

针对强震下摩擦滑移隔震系统位移较大且震后存在较大残余变形的现象,提出了一种摩擦曲面隔震结构体系,在地震作用和结构重力作用下上部结构绕隔震层曲率中心做往复滑移运动。建立了摩擦曲面结构的简化单质点双支座力学模型,基于模型的运动方程得到了支座轴力的表达式及其参数相关关系。完成了钢筋混凝土框架剪力墙结构模型的地震模拟振动台试验,试验结果表明摩擦曲面隔震结构相比于平面摩擦滑移结构,上部结构加速度略有增大,但在控制隔震层位移及支座应力方面具有更优的效果。进行了振动台试验的数值模拟,通过试验结果对比验证了正确性,并通过数值模拟分析了曲率半径和隔震层摩擦系数对结构响应的影响。

南昌机场航站楼曲面网架的设计与施工

介绍了南昌机场航站楼屋面大型曲面网架的设计特点与施工方法.该钢网架平面尺寸为132m×50.35m,高3.1m,波浪形外形,108m×12m悬挑雨篷网架与主体网架联成一体,体型复杂.采用累积滑移法施工,技术经济效益良好.

复合材料滑板树脂传递成型模具CAD/CAM

介绍了复合材料滑板的组织结构和树脂传递成型工艺、滑板曲面数据测量和曲面的重构技术。

曲面隔震结构的动力模型与振动台试验研究

近年来超越最初设计地震的强震频繁发生,普通隔震结构在超设计地震作用下存在隔震层位移过大、支座剪断、甚至会造成隔震建筑与周围挡土墙发生严重碰撞的风险。提出了利用隔震层曲面特征及结构重力效应的曲面隔震新型隔震结构体系,控制隔震结构在强震作用下的隔震层位移响应。针对新提隔震结构体系建立了将隔震支座倾斜布置的简化单质点分析模型,并且对其加速度传递系数和位移传递系数进行了理论分析。设计制作了曲面隔震结构5层钢框架模型,与平面隔震结构模型和非隔震结构模型分别进行了地震模拟振动台试验。试验结果表明,曲面隔震结构加速度响应较普通隔震结构有所放大,显著小于抗震结构,曲面隔震结构的隔震层位移则比普通隔震结构明显减小,试验结果与理论研究结果相符。

双质点摩擦滑移隔震结构非线性分析

采用小波变换方法分析了双质点摩擦滑移隔震结构时频特性,结果表明:摩擦滑移隔震结构的动力特性与其运动形态有关,隔震层摩擦系数的改变对结构频率非线性影响较小,对阻尼非线性影响较大.

并联型电能质量调节器的模糊变结构控制

运用非线性模糊滑模变结构控制理论,提出了对并联型电能质量调节器进行模糊滑模变结构控制的设计方法。该控制方法能改善系统电能质量的调节,有效地补偿负荷侧谐波电流、无功功率和负序电流。仿真结果表明,该控制规律与常规PI综合控制相比具有较强的实时性和鲁棒性,并能有效改善系统的暂态稳定性。

曲面隔震结构的动力特性及试验研究

提出了将整个隔震层按照一定曲率半径,设计为曲面隔震层的结构体系。针对曲面摩擦滑移隔震结构(CSSIS),给出了在水平及竖向双向激励下的简化力学模型及动力方程;经数值计算及小型振动台试验,发现双向激励时上部结构水平向响应与曲率半径和摩擦系数有着密切关系:曲率半径的减小会放大结构的加速度响应,同时降低隔震层的相对位移,且使结构获得复位能力;摩擦系数的增大会显著增大结构加速度响应,而隔震层的残余位移则随摩擦系数的增大而先增大后减小。给出了曲率半径的优选方法,实现对结构加速度和位移响应的综合控制。

非平整曲面隔震结构的多质点计算模型及地震响应研究

针对强地震作用下隔震结构隔震层变形过大的现象提出了曲面隔震结构体系,该结构隔震层为曲面布置,在地震和结构重力作用下,上部结构可绕曲率中心进行曲面运动。建立了非平整曲面隔震结构多质点计算分析模型,通过数值分析进一步研究非平整曲面隔震层的曲率半径对结构地震响应的影响规律。分析结果表明:在罕遇地震作用下,曲面隔震结构对隔震层及上部结构的位移控制效果显著,同时当曲率半径为10～15倍重心高度时具有良好的隔震效果。

广州明珠湾大桥主桥总体设计

广州明珠湾大桥主桥为(96+164+436+164+96+60)m中承式钢桁拱桥,采用双层桥面布置。大桥主跨采用结构自平衡体系,无外部推力;主梁采用N形三主桁钢桁梁结构;拱肋、钢桁梁均采用箱形截面,腹杆部分采用工字形截面、部分采用箱形截面,弦杆、腹杆与主桁架之间采用栓焊结合连接方式;桥面板采用正交异性钢桥面板,桥面铺装采用浇筑式沥青混凝土;主跨吊杆采用1670 MPa的镀锌平行钢丝索;主墩深水基础采用钻孔灌注桩基础。采用12000 t级双曲面球型减隔震支座,解决了全桥强震作用下的纵、横向减隔震问题。在主墩与边墩分别设置B型转筒式与C型护舷防撞装置,可有效预防3000 t级船舶失控对大桥的撞击。为提高架梁效率、适应通航水域条件,大桥架设采用拱梁同步施工方案。采用MIDAS Civil软件建立全桥空间有限元模型,对该桥静力、动力、稳定、抗风、抗震性能进行分析,结果表明:主桥最大悬臂施工与运营阶段,抖振响应均能满足规范要求,大桥结构受力性能良好、安全可靠。

南京奥体中心体育馆钢桁架屋架曲面滑移设计与施工

南京奥林匹克体育中心体育馆工程钢管桁架屋盖安装就位采用曲面滑移技术。利用计算机同步控制液压牵引,滑移轨道搁置在异形曲面的框架柱顶面上。滑移过程共分为12个累积滑移阶段。结合屋架桁架的结构特点和桁架本身的物理参数,通过滑移牵引力的理论值计算,选择合理的施工方案,并进行牵引力的传递控制。研究表明牵引力理论值偏大。整个屋盖桁架的滑移工作按照预定的设计顺利地完成,屋架就位精度满足设计要求。

隔震支座沿曲面布置的隔震结构动力响应及振动台试验研究

针对超设计基准地震作用下隔震层存在过大变形、影响结构安全等问题,基于已提出的一种隔震支座沿曲面布置的隔震结构,通过变形和受力分析建立了简化双自由度动力模型,得到了系统关键动力参数,即公转频率、自转频率及单摆频率等的计算式。进一步给出了结构响应传递函数,明确了结构高宽比、曲面角度、隔震层阻尼比对结构响应的影响规律,并基于参数分析确定了隔震层的优化参数范围。完成了隔震层曲面角度为0°、4°、8°的钢框架模型振动台试验,分析了曲面隔震层参数对结构地震响应的影响。结果表明:与沿平面布置隔震支座结构相比,沿曲面布置的隔震支座的力-位移滞回曲线更加饱满,且随着曲面角度增加,上部结构加速度增大、隔震层位移减小;隔震支座沿曲面布置的隔震结构加速度略有放大,但隔震层水平位移显著减小,输入峰值加速度为0.3g地震动时隔震层位移减小30%~40%。隔震支座沿曲面布置的隔震结构通过适度降低隔震层的加速度,可显著控制隔震层位移。