近远场地震下RC大跨轻柔拱桥减隔震支座方案优化

为探明不同地震动输入对某大跨轻柔拱桥减隔震的影响,通过非线性有限元模型分析近远场地震下桥梁结构的响应规律,得到大桥支座的优化布置方案.首先,基于模态分析,对比该桥与传统钢筋混凝土(RC)拱桥动力特性差异;其次,选取不同脉冲周期的近场地震动、近场无脉冲及远场长周期地震动记录;最后,研究近远场地震下拱桥的响应行为和损伤演化路径,得到优化桥梁的减隔震支座设计方案.研究结果表明:近场脉冲及远场长周期地震下的桥梁结构响应大于无脉冲地震响应;纵竖向地震下高墩柱剪力及弯矩包络曲线呈“S”形,墩身中部易形成塑性铰,高阶振型影响显著;桥梁纵桥向先于横向震损,损伤路径依次为矮柱、高墩柱及拱肋实心-空心截面段;摩擦摆支座减震效果最佳但位移较大,高阻尼支座方案在近场中长脉冲周期及远场长周期地震下仍会发生损伤,板式橡胶支座方案因无法保证支座同步滑移而不能形成准隔震体系;“高阻尼+摩擦摆”混合方案的支座位移小,拱肋及墩柱均处于弹性,是近断层大跨轻柔RC拱桥的优选减隔震方案.

基于能量平衡的既有建筑结构抗震加固性能化设计方法研究

由于规范标准对结构抗震设计要求的不断提高以及结构在长期服役过程中性能的逐渐劣化,既有建筑结构的抗震性能不再满足设计要求,开展其抗震加固设计研究势在必行。然而,目前的加固设计方法往往需要大量的非线性动力计算反复迭代,增加了设计的难度,降低了其适用性。基于能量平衡概念,提出适用于增设消能减震装置的既有建筑结构抗震加固性能化设计方法。该方法考虑了多地震水准性能目标,设计过程中无需开展非线性动力计算,且迭代次数少。采用所提方法对Benchmark钢框架结构进行加固设计,通过非线性动力分析评估了加固前和加固后结构的抗震性能。研究结果表明:加固后,所有楼层的位移角均明显降低,小震、中震和大震时的平均降幅约为20%,可见加固后结构抗震性能得到了显著改善;加固结构在小震、中震和大震下的层间位移角均与设计值吻合,实现了预期的层间位移角和屋顶位移角目标,验证了所提方法的有效性;所提方法设计的阻尼器在小震时整体保持弹性状态,在中震和大震时进入屈服耗能状态,实现了预期的耗能机制,且阻尼器延性需求沿楼层的分布较为均匀,进一步表明了设计方法的合理性。研究成果可为既有建筑结构的抗震性能加固设计提供参考。

两类新型钢板阻尼墙在高层钢结构住宅中的复合减震(振)应用研究

首先介绍了两类新型钢板阻尼墙技术(铅-黏滞复合阻尼墙和无屈曲钢板阻尼墙)。铅-黏滞复合阻尼墙由黏滞阻尼墙和铅阻尼器复合而成,主要用于解决高层钢结构的风振问题,其中黏滞阻尼墙用于提高舒适度性能,铅阻尼器用于减小风荷载下的层间位移角。无屈曲钢板阻尼墙则主要用于解决抗震问题,小震下其主要处于弹性状态,为结构提供抗侧刚度,中大震下则进入屈服状态消耗能量,使结构层间位移角满足规范要求。然后,基于上述两类阻尼墙技术,提出了适用于高层钢结构住宅的复合减震(振)设计方法。最后,通过在一幢高层钢结构住宅中采用上述两类新型阻尼墙技术,通过复合减震(振)设计,验证了两类阻尼墙技术对于减小高层钢结构风振和地震响应的有效性。

多级设防水准下大跨连续梁桥减隔震方案优化研究

为研究多级设防水准下大跨度连续梁桥的减隔震方案与参数优化方法,以某跨径布置为(77+144+77)m的高速铁路连续梁桥为工程背景,采用SAP 2000软件建立全桥有限元模型进行非线性动力时程分析,对比多级设防水准下摩擦摆支座、阻尼器、速度锁定器和联合布设摩擦摆支座、阻尼器方案(组合方案)的减震效率,并对各方案的参数组合进行优化。研究表明:设防水准越高,摩擦摆支座对固定墩墩底弯矩响应的减震效率越高,对梁端位移的限制作用越弱;合理设置阻尼器可将固定墩墩底弯矩响应降低约50%;速度锁定器仅使固定墩地震响应降低17.3%,却使原活动墩地震响应激增93.5%;设防水准越高,组合方案的减震效率越突出,在9度罕遇地震下可使固定墩墩底弯矩响应降低75.5%。

利用惯容黏滞阻尼器的高层连体结构消能减震设计

高层连体结构采用集中布置消能减震装置的消能减震方案存在耗能能力需求高、响应分布不均匀等问题。利用惯容黏滞阻尼器(VID)放大耗能能力的优势,提出基于VID的消能减震方案,以及考虑结构整体减震效果的消能减震设计方法。结合质点系模型和随机振动理论评价连体结构的地震响应,通过在连体结构连廊处集中布置VID控制结构响应,定义连体结构整体减震指标评价结构响应的控制效果。将设计方法应用于实际结构,分析表明,通过在连廊处集中布置VID,能合理有效地降低结构响应、改善响应分布;VID的控制效果受连廊位置的影响,本研究在几种连廊及VID的布置方案中比选出最优方案。

装配式工业设备支架复合隔震结构振动台试验研究

为解决在役工业设备支架中存在的现场湿作业环境污染、专用设备加速度超限以及无真实地震响应试验模拟现状等问题,对分别采用对角布置天然橡胶-铅锌橡胶支座(linear natural rubber-lead rubber,LNR-LR)型和水平布置天然橡胶支座-黏滞阻尼器(linear natural rubber-viscous damper,LNR-VD)型复合隔震结构及采用固定组件连接的非隔震结构开展足尺振动台试验研究,通过对比远近场和人工地震波激励下复合隔震结构和非隔震结构的设备加速度峰值响应和隔震层位移响应,分析附加不同阻尼装置的整体复合隔震结构体系动力特性与振动控制效果。结果表明:与非隔震结构相比,分别采用LNR-LR型和LNR-VD型的两种复合隔震结构均可有效延长结构基本周期,在保持主体结构处于“大震弹性”状态下,设备支架最不利挂机点处水平加速度峰值严格不超过设备限值,罕遇地震作用下隔震层最大水平位移响应满足隔震位移要求(依据GB/T 51408—2021《建筑隔震设计标准》,限值为110 mm),且基本无残余位移;与LNR-LR型复合隔震结构相比,LNR-VD型复合隔震结构具有更为优异的振动控制效果,能够进一步降低上部结构水平加速度响应及隔震层水平位移响应,平均减震系数可达80.82%。