大跨度钢桁架隔震结构隔震性能及影响规律分析

由于大跨空间结构竖向振动问题突出,水平隔震支座难以有效控制结构的竖向地震响应。将摩擦摆水平隔震支座和空气弹簧-摩擦摆三维隔震支座应用于大跨度钢桁架中,分析钢桁架水平隔震结构和三维隔震结构的隔震控制效果。结果表明,水平隔震和三维隔震均延长了结构自振周期,隔震后一阶振型为上部桁架结构沿水平方向的整体平动。时程分析显示,在普通地震动、近断层脉冲型地震动和远场长周期地震动作用下,水平隔震支座对桁架水平和竖向节点峰值加速度的平均隔震率分别为43.4%和9.2%,三维隔震支座对桁架水平和竖向节点峰值加速度的平均隔震率分别为43.8%和24.4%,水平隔震支座和三维隔震支座对桁架峰值等效应力的平均隔震率分别为4.2%和17.7%。水平隔震支座和三维隔震支座对桁架水平地震响应控制效果基本相同,三维隔震支座对结构的竖向地震响应控制效果更好。

自复位浮置物隔震系统的动力试验与数值分析

提出了一种自复位浮置物隔震系统,该系统采用双层正交导轨隔离水平地震,并通过预拉弹簧绳实现自复位。考虑系统摩擦与弹簧绳刚度,建立了自复位浮置物隔震系统的理论模型,完成了不同工况下的隔震系统振动台试验,结果表明输入地震波的加速度峰值越高,隔震系统的隔震率也会相应提升。在输入地震波加速度峰值为0.15、0.2、0.4、0.62 g时,隔震系统平均隔震率分别为50%、58%、75%、82%。在相同峰值的地震波及楼面波地震动输入下,隔震系统均具有良好的隔震效果且能够实现系统自复位。最后建立了浮置物隔震支座-浮置物体系的有限元模型,验证了隔震系统理论模型的有效性。

尼龙板-高阻尼厚层橡胶支座力学性能试验研究

隔振支座用于工业厂房楼层内的机械隔振,但传统的叠层橡胶支座存在重量大、造价高的缺点。采用尼龙板替代传统橡胶支座中的钢板,高阻尼厚层橡胶替代传统橡胶层,形成一种简易机械隔振支座,其具有质量轻、造价低的优点。进行了尼龙板材料性能试验和隔振支座的水平剪切、竖向压缩和极限压缩等力学性能试验,分析了压应力、剪应变、加载频率、橡胶剪切模量对支座力学性能的影响。结果表明:尼龙板-高阻尼厚层橡胶支座力学性能稳定,尼龙板可以替代传统叠层橡胶隔振支座中的钢板;支座的水平剪切性能具有较强的剪应变相关性和压应力相关性,而加载频率对其影响则较小;增大橡胶的剪切模量可以显著提升支座的水平剪切性能和竖向压缩性能,但也会进一步削弱水平剪切性能的剪应变相关性和压应力相关性。

加载频率与幅值对橡胶隔震支座力学性能的影响试验研究

为了探究加载频率、幅值对橡胶隔震支座水平等效刚度、特征强度、屈服后刚度、等效阻尼比及耗能等力学性能的影响,在实验室常温(25℃左右)环境中对直径为700 mm的典型常用天然橡胶支座和铅芯橡胶支座(共4个)进行了一系列的压剪试验,其中,加载频率变化范围为0.3~0.67 Hz,加载幅值变化范围为25%~250%。考虑到试验中加载设备摩擦力与惯性力的影响,本文对实测水平力进行修正并绘制出隔震支座的真实滞回曲线。实验结果表明:支座内部温度随加载频率的增大,升温越为明显,其中在最大加载频率下,天然与铅芯支座在前三圈循环下的升温幅度分别为5.24%和29.98%;随着加载幅值从25%~250%不断增大,隔震支座水平等效刚度和屈服后刚度的最大下降幅度分别为67%和55%,特征强度的增长幅度范围为64%~188%,且天然与铅芯支座耗能约增加15~26倍;此外,铅芯支座的内部温度上升幅度和各项力学性能均明显高于天然支座,但随着加载进行,铅芯支座的特征强度出现了更为明显的刚度退化,且在前三圈循环加载中天然与铅芯支座的特征强度分别退化了3.34%和12.2%。

双曲面球型减隔震支座设计参数分析研究

双曲面球型减隔震支座是我国研发的一种新型减隔震装置,正在被广泛应用于高烈度区大跨径连续梁桥的抗震设计中。该支座滑动球面的摩擦系数μ、球心距H和固定支座的水平极限承载力Fu是影响其抗震性能的3个重要参数。通过对这3个参数进行深入研究,得到桥梁抗震性能与3个设计参数的变化规律,可为采用双曲面球型减隔震支座进行抗震设计的桥梁提供指导。

基于隔震设计简化算法对新型村镇隔震支座参数选取及隔震效果的分析

农村地区建构筑物抗震能力不足的问题较为突出,新型村镇用隔震支座为此提供了解决途径。在应用于农村地区的同时,需初步确定支座参数,快速判断该支座隔震效果。结合某农村2层砌体结构实际工程,基于《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)附录L所提出的隔震设计简化计算方法,逐步确定支座参数,分析设防地震及罕遇地震作用下支座隔震效果,得出支座水平刚度在参数中起控制作用、罕遇地震作用下减震效果良好等方面结论。

海门文化中心剧院大跨度连体结构弱连接支座选型分析

海门文化中心剧院由三栋塔楼连接而成,塔楼之间通过弱连接体连接,连接体最大跨度达80m。通过动力微分方程的定性推导明确连体结构分析的重点为弱连接连体结构支座的水平刚度。对整体结构进行了多遇地震作用下的弹性时程分析和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,对比不同弱连接支座对结构的变形、内力以及塔楼动力特性的影响,得出铅芯橡胶支座最为合理。分析结果表明,连体结构通过铅芯橡胶支座连接时能够发挥弱连接作用,减小连接体对塔楼的不利影响,同时能满足支座的变形要求。

桥梁高阻尼隔震橡胶支座性能试验研究

高阻尼隔震橡胶支座是一种具有耗能性能的新型隔震支座,已经开始应用于桥梁减隔震控制中。为了研究这种新型隔震支座的滞回性能,选取用于某高速公路桥梁的高阻尼隔震支座进行竖向压缩和水平剪切加载试验研究,研究其竖向压应力、水平极限剪切应变、加载频率及加载次数对滞回性能的影响。研究结果表明:高阻尼隔震橡胶支座的滞回曲线较为饱满,耗能效果较好,且多次循环加载后其耗能能力未出现降低的趋势;加载频率对于支座的等效刚度和等效阻尼有一定的影响。

轨交沿线建筑三维隔震/振支座力学性能试验研究及应用分析

针对位于高烈度地震区域的轨道交通沿线建筑物的地铁振动舒适性及抗震安全性问题,提出了一种振动与地震双控的三维隔震/振支座,在水平向隔地震竖向隔振动。建立了建筑三维隔震/振支座考虑压应力影响的竖向刚度计算理论,并对3D-800、3D-900两种型号的原型支座进行力学性能静力试验。结果表明建筑三维隔震/振支座在不同压应力和剪应变下水平及竖向力学性能稳定,滞回曲线饱满,提出的竖向刚度计算理论与试验结果吻合。进一步对采用建筑三维隔震/振支座的某地铁上盖建筑结构进行列车振动和地震荷载作用下的动力响应分析,发现地铁振动作用下减振结构各楼层竖向振级相比原结构减少了10.6-28.4dB,设防和罕遇地震作用下,上部结构加速度响应降至非隔震/振结构的1/3-1/2,具有良好地震和地铁振动减震/振效果。

高阻尼隔震橡胶支座力学性能试验研究

高阻尼隔震橡胶支座是一种具有良好耗能能力的新型隔震支座。针对高阻尼隔震橡胶支座进行了竖向压缩性能试验、水平剪切性能试验、水平剪切相关性试验和极限剪切性能试验,并将试验结果与按规范计算结果进行了对比分析,考察了支座截面形状对滞回性能的影响。结果表明:高阻尼隔震橡胶支座的滞回曲线饱满,剪应变和压应力的变化对支座水平等效刚度和等效阻尼比的影响较大,加载次数对支座隔震性能影响较小。

橡胶垫基础隔震结构考虑竖向地震作用高宽比限制研究

采用多质点层间剪切型分析模型 ,建立了橡胶垫基础隔震结构在水平与竖向地震联合作用下的运动微分方程 ,并推导了隔震结构高宽比限值的简化计算公式。在考虑了场地条件、地震烈度等影响因素下 ,分析了竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值的影响规律。研究表明 ,在硬土场地上 ,竖向地震作用的存在对隔震结构高宽比限值有较大影响 ,并随着地震烈度、竖向加速度峰值的增大而增大。建在高烈度设防区较硬土场地上的基础隔震结构 。

纤维-PTFE板橡胶组合隔震支座水平性能试验研究

纤维-PTFE板橡胶组合隔震支座是用纤维布或PTFE板作为加强层来束缚橡胶层的横向变形的,由于加强层的不同,在一定程度上将引起支座力学性能的变化。为研究支座的水平力学性能,设计4组隔震支座进行水平剪切试验研究,结果表明,在反复加载过程中,支座的力学性能稳定,各支座的水平刚度受加强层影响不大,各支座等效阻尼比随着纤维布层数的增多而增加;特别是在较大剪切变形下,纤维-PTFE板橡胶组合隔震支座具有较大的等效阻尼比,表现出良好的耗能性能。

低矮砌体结构橡胶隔震支座力学性能试验研究

为了研究适用于村镇低矮砌体房屋的隔震支座,对五种小直径铅芯叠层橡胶隔震支座进行水平刚度试验,研究隔震支座水平剪应变、第二形状系数对其等效水平刚度、屈服后刚度、滞回性能等力学性能的影响,给出不同剪应变下等效水平刚度、屈服后刚度随第二形状系数变化的拟合公式.分析隔震支座水平刚度与结构模型减震系数、水平位移的关系,给出了相关性曲线的拟合公式.确定了村镇建筑隔震参数并以此选取了适用于振动台模型的隔震支座,为隔震支座的设计提供了参考依据.模拟振动台试验结果表明,所选小直径铅芯叠层橡胶隔震支座能够使村镇低矮砌体结构达到理想的减震效果.

隔震层参数设计探讨

对隔震设计中隔震层标准位移与阻尼比的合理设计进行了探讨,给出了铅芯橡胶支座阻尼比的理论计算公式,提出了依据设防烈度设计隔震层的思想.依据我国现有规范与规程,推导了隔震层位移反应的相关公式,探讨了支座标准位移与隔震层阻尼比的合理设计方法.

土-结构相互作用对滚珠隔震支座隔震效果的影响

以ANSYS软件为上部空间结构计算平台,建立包含土、隔震层、基础、空间结构在内的整体三维模型,并通过与框架结构和框架隔震结构的水平地震效应做对比,分析了土-结构相互作用对滚珠隔震支座隔震效果的影响.结果表明:在水平地震作用下土-结构相互作用在一定程度上减弱了滚珠隔震支座的隔震效果,因此在隔震结构设计中考虑土-结构相互作用的影响是十分必要的.

隔震橡胶支座受弯力学性能研究（英文）

采用精细有限元分析方法对隔震橡胶支座在压弯、纯弯和拉弯荷载作用的应力及变形特性进行了研究,并与具有相同尺寸混凝土柱的特性进行了对比研究.同时对一些影响因压弯荷载支座所产生的水平位移的因素进行了研究.研究表明,无论是在压弯或拉弯荷载作用下,支座内部都会产生明显的应力集中.除了支座中部孔径大小对支座水平位移幅度影响不大外,其他如支座直径、内部橡胶的剪切模量、内部橡胶总厚度及内部钢板厚度均对其有较大的影响.

天然叠层橡胶支座水平刚度的概率统计分析

以橡胶支座剪切模量作为水平刚度的变量参数,对同一厂家、同一直径天然叠层橡胶支座剪切模量的概率统计特性进行了研究。借助matlab软件,进行卡方以及KS假设检验,从而得出了其概率分布形式及相应参数。然后通过将各样本符合的分布分别转化成标准分布形式以增加样本数量来判断哪种拟合形式更优。结果表明,同一厂家、同一直径支座剪切模量更好地服从极值Ⅰ型(最小值型)分布。以上结论可为更准确地分析隔震结构的可靠度,明确其目标可靠度,完善基于概率理论的隔震结构设计方法提供依据。

滑动式文物隔震支座性能试验及设计方法

每一次地震都会对馆藏文物造成巨大的威胁。为避免地震对博物馆文物造成不可估量的损害,研制了一种滑动式文物隔震支座。利用水平振动台对多条地震波激励下的滑动式文物隔震支座进行隔震性能试验,并检验隔震支座隔震效果。然后,建立滑动式文物隔震支座–展柜体系的有限元模型进行地震响应分析,并与试验结果对比,验证有限元模型的有效性;利用有限元模型探究隔震支座滑轨摩擦系数和隔震支座上覆展柜质量对隔震支座隔震性能的影响。最后,提出一种滑动式文物隔震支座的设计方法,并以实际展柜为例,对所提设计方法的有效性进行验证。结果表明:本滑动式文物隔震支座具有良好的隔震性能,隔震支座的隔震率随着输入的地震波峰值加速度的增加而增加;在相同峰值加速度条件下,隔震支座的隔震率随着地震波卓越频率的增加而增加;改变滑动式文物隔震支座的滑轨摩擦系数或上覆展柜质量并不会影响滑动式文物隔震支座最佳周期,较低的滑轨摩擦系数更有利于提高隔震系统的隔震性能;上覆展柜质量的变化对展台面加速度及滑动式文物隔震支座位移响应的影响较小。滑动式文物隔震支座能有效减小文物的地震响应,保护博物馆内展陈文物的安全,所提出的设计方法可为实际馆藏文物防震需求提供指导。

高烈度区多层砌体结构基础隔震加固设计与研究

针对高烈度区低层砌体结构采用基础隔震技术加固设计进行了研究。采用《建筑抗震设计规范》附录L中的计算方法对砌体结构进行了基础隔震加固分析,对该结构行了叠层橡胶支座的布置与选型,研究了其隔震效果。结果表明,砌体结构采用基础隔震技术后能有效地降低上部结构的地震反应,大大提高了结构的安全性;多遇地震作用下,隔震结构水平向减震系数小于0.4,使上部结构地震作用降低50%左右,达到预期目标;罕遇地震作用下,隔震层位移、叠层橡胶支座极大面压和极小面压均满足规范要求。同时,为后续类似低层砌体结构加固工程提供了依据和参考。

磁悬浮隔震支座竖向及水平刚度数值研究

基于电磁学原理,开发一种新型隔震支座——磁悬浮隔震支座。该支座在地震发生时能够利用电磁吸力使上部结构与基础脱离接触,从而避免地震动向上部结构传递。推导电磁悬浮隔震系统运动方程,采用ANSYS建立磁悬浮隔震支座有限元模型,数值分析支座的竖向及水平刚度随线圈安匝数、悬浮间隙和水平位移的变化规律。结果表明:磁悬浮隔震系统是一种主动变刚度隔震系统,竖向及水平刚度与安匝数、悬浮间隙和水平位移存在非线性关系。此外,竖向刚度可以通过调整电流达到"零刚度"状态,从而使上部结构在竖直方向上不发生振动。