村镇住宅地基砂垫层隔震性能的振动台试验

对村镇地区中大部分地区存在的多层砌体结构建筑提出一种造价低廉、广泛取材、简单的隔震方法。在地基与建筑物之间铺一定厚度,连续级配或者某一粒径的砂垫层,使地震能量被消耗。用砂箱振动台模拟地震试验,对影响砂垫层减震性能和可能影响其减震性能的因素进行研究,为以后工程上用砂垫层减震作用提供依据。     

砂与橡胶粒隔震垫层的地震响应研究

以砂与橡胶粒隔震垫层作为研究对象,通过振动台模拟试验,分析在不同石英砂粒径、垫层厚度和橡胶粒含量的条件下结构的隔震情况,以研究砂与橡胶粒隔震垫层的减震效果。结果表明,粒径大的石英砂隔震垫层的减震效果好;垫层厚度的增加对减小结构各个楼层加速度是有益的;当橡胶粒在混合材料中的含量增加时,结构各个楼层的加速度反应呈减小的趋势。     

土工格室加筋橡胶砂垫层隔震试验研究

基于对废旧橡胶的循环利用,提出了土工格室加筋橡胶砂垫层隔震方法。用废旧橡胶颗粒和河砂,构造厚度0.2 m、橡胶质量配比为30%的土工格室加筋橡胶砂垫层,考虑满铺和方铺两种铺设方式,基底压力50 k Pa和100 k Pa,在瞬时冲击和牵引释放两种激励方式下,开展了隔震试验研究。结果表明:土工格室加筋橡胶砂垫层具有良好的隔震效果,减震系数随着基底压力和激励强度的增大而减小,不同铺设方式对加速度时程隔震效果影响较小,但对加速度频域特性隔震效应影响较大,垫层方铺时使得加速度基频幅值增大。建议的减震系数随输入加速度幅值指数衰减的估计公式与试验结果吻合良好。     

地基砂石垫层隔震的研究现状和几个有关问题

阐述了砂石垫层隔震的应用和目前的一些研究成果;对一些学者的砂垫层隔震计算模型提出了异议;并依据已有对滑移位移谱的研究数据和地震实例,提议对砂垫层隔震的房屋,应允许房屋相对砂垫层产生一定的位移,并对减震率的定义提出了自己的建议.     

高烈度寒冷地区复合隔震村镇建筑地震反应特征分析

为了解一种适用于高烈度寒冷地区村镇建筑的砂垫层-滑移隔震复合体系的地震反应特征,采用ABAQUS有限元数值模拟分析方法,对设防烈度为7度和8度、设计基本加速度分别为0.15g、0.20g和0.30g三种情况的算例模型进行弹塑性动力时程分析。分析结果表明:复合隔震体系综合了砂垫层和普通摩擦滑移结构的特点,具有明显的减震作用,且减震率随地震动强度的增加而增大。     

农村房屋地基砂垫层隔震系统振动台试验研究

为研究农村房屋的防震减灾措施，验证地基砂垫层的减震效果，制作了1/4缩尺的1层砌体结构模型，采用大型振动台进行了有地基砂垫层隔震措施与无隔震措施的对比试验。采用自行研制的大型叠层剪切模型土箱，地基土采用粉质黏土，砂垫层采用中粗河砂。进行多工况单向水平激励的模拟地震试验。结果表明：在峰值加速度为0.1g和0.2g的El Centro波激励下，地基砂垫层隔震系统主要依靠砂垫层的塑性变形消耗部分地震能量，从而减少了上部结构的地震反应；在峰值加速度为0.4g的El Centro波激励下，一方面依靠砂土的塑性变形消耗部分地震能量，另一方面由于结构基础与地基土之间的相对滑移运动，限制了地震反应向上部结构的传递；在基础埋深范围内回填砂土的措施既促进了结构基础与地基土之间的相对滑移，又对上部结构的位移反应起到了较好的限制作用；地基砂垫层隔震系统可有效减小结构的加速度、层间位移、层间剪力，在峰值加速度为0.4g的El Centro波激励下，楼层加速度峰值减小35%，层间位移峰值减小59%，层间最大剪力减小34%。     

砂垫层-基础滑移复合隔震单层村镇砌体建筑抗震性能振动台试验研究

为研究村镇建筑的抗震性能,运用砂垫层隔震理论和基础滑移隔震理论形成的复合隔震技术,设计制作了一单层、单进深、双开间、无构造柱的1/4缩尺复合隔震砌体结构模型,通过削弱橡胶束的限位作用来提升其隔震性能,进行地震模拟振动台试验;以研究低强度改性砂浆滑移层开裂后,复合隔震结构在设防烈度和罕遇烈度地震作用下的隔震效果,对模型的加速度峰值和动力放大系数进行了分析。试验结果表明:复合隔震结构在设防烈度地震作用下滑移量较小,能够一定程度上减小上部结构受到的地震作用;罕遇烈度地震作用下滑移层滑移量加大,可以有效延缓结构的破坏。     

混合控制结构的多维动力分析与优化设计

为了改善滑移隔震结构的减震效果,并研究双向耦合地震作用对减震效果的影响。提出3种磁流变阻尼器(MRD)与滑移隔震混合方案,建立双向耦合地震作用下MRD与滑移隔震混合控制结构的动力分析模型,对6层MRD与滑移隔震混合控制结构进行地震反应分析。结果表明3种混合方案在不同工况荷载作用下的相对加速度峰值、相对速度峰值、相对位移峰值和层间剪力峰值分别比滑移隔震结构有不同程度的降低。当考虑竖向地震作用的存在时,随着竖向地震作用的增大,结构的地震反应有小幅度的增加,但各混合方案在各种工况下的各项地震反应均得到较好的控制,而混合方案3的控制效果更加明显。建立MRD与滑移隔震混合控制结构优化设计模型,采用IHGA程序对混合方案3进行优化设计。结果表明,MRD与滑移隔震混合控制结构的各项地震反应均得到更好的控制。     

土工格室加筋橡胶砂垫层隔震效果数值分析

隔震是降低结构地震灾害的重要方法,但现有的建筑结构隔震方法或者造价较高、或者构造复杂,不适用于发展中国农村地区的低层房屋。本文提出一种可用于低层房屋隔震的土工格室加筋橡胶砂垫层。根据试验得到的土工格室加筋及非加筋橡胶砂动力特性,应用有限元模拟分析了此种垫层对上部结构的隔震效应及影响因素。结果表明:随着橡胶颗粒含量增加,上部结构加速度逐渐减小,橡胶砂垫层隔震效应增大;增加橡胶砂垫层厚度能够使得上部结构加速度反应减小,但垫层稳定性降低,结构摇摆运动分量增大;土工格室加筋橡胶砂垫层相比于非加筋橡胶砂垫层隔震效应增大,且由于竖向模量和强度增大,垫层稳定性提高。同时应用土工格室和橡胶砂进行基础隔震有益于隔震效应的提高。     

复合地基褥垫层上结构水平地震响应分析

采用Wilson-θ法,分析了复合地基碎石褥垫层上结构在不同地震动参数El-Centro波作用下的动力反应,假设上部结构为摩擦隔震结构,得到了结构在不同强度地震作用下的动力反应,并与基底固定结构进行了比较.采用了减震系数μ,来评价减震的效果,分析结果表明:褥垫层对上部结构有明显的减震作用,并且减震效果随垫层与基础间摩擦系数的减小而显著增加;减震效果还与输入的地震动大小有关,输入的地震动越大,μ,值越小.     

低矮砌体结构隔震与非隔震振动台对比试验研究

摘要： 为将橡胶支座隔震技术应用到在我国村镇低矮砌体结构房屋,在室内地坪以上设置隔震层,设计和制作了隔震与非隔震结构模型试件,对其进行振动台对比试验。模型选取未设置构造柱圈梁的两层砖砌体结构,采用1/2的缩尺比例制作。通过对隔震和非隔震结构模型的动力特性、加速度反应、层间位移反应、层间剪力和结构剪重比进行对比分析,研究了低矮砌体结构隔震技术的减震效果,验证了相应构造措施的适用性。振动台试验表明：隔震结构模型在峰值加速度800gal（相当于10度设防）的地震波激励下,没有开裂和破坏,支座复位情况良好;设置隔震层可有效降低结构的自振频率,对加速度、层间位移、基底剪力的减震效果明显,在输入峰值加速度400gal的地震波时,顶层加速度减震率达67%,层间位移减小率为34%,基底剪力减震率达68%;随着地震动强度的增加,隔震结构的减震效果呈增加趋势。研究结果为低矮砌体结构民居隔震技术的应用和相关标准的编制提供参考。     

隔震层刚度对摩擦滑移结构地震反应的影响

为研究隔震层刚度对基础隔震结构隔震情况的影响,以寻求最优隔震层刚度。在一多层简单钢筋混凝土框架结构的基底设置摩擦系数为0.05的摩擦滑移隔震钢板,采用SAP2000建模和分析。比较了首层柱子底部做成刚性底板与否的隔震情况,也比较了在不同隔震层刚度下结构的隔震情况。研究结果表明:设有刚性底板的隔震结构能有效控制基底最大滑移量。所选结构在隔震层刚度为2 000 kN/m时隔震效果最佳,降低了结构在地震中的峰值反应如自振周期、层间位移、层间剪力和加速度反应,某些减震率甚至超过90%。     

大跨隔震结构竖向地震响应的振动台试验研究

为研究大跨隔震结构竖向地震响应,首先对一大跨网架隔震结构1∶20的缩尺模型进行了振动台试验,对比研究隔震前后模型的动力特性及其在双向和三向地震动输入下的加速度及位移等动力反应,进而对大跨隔震结构的网架和一般楼层(首层和转换层)的竖向减震效果进行了分析。结果表明大跨隔震结构的网架在双向地震和三向地震输入下都具有非常明显的水平减震效果,且减震率大于一般楼层;大跨隔震结构的一般楼层基本没有竖向减震效果,而在输入地震强度比较小的情况下网架竖向加速度基本没有减小,甚至稍有放大,但随着输入地震强度的增加,网架的竖向加速度减震率逐渐提高;对于网架的竖向位移响应,基础隔震模型在罕遇地震下有较明显的减震效果。最后建立了相应大跨隔震结构与非隔震结构的有限元分析模型,并对隔震支座进行参数优化,结果表明屈重比取4%~6%时,大跨网架隔震结构具有较小的基底剪力。     

远场长周期地震动下桩-土-层间隔震结构振动台试验研究

软土地基条件下土-结构相互作用(SSI)效应会对隔震结构的减震效果及动力特性产生影响。远场长周期地震动使隔震建筑这类长周期结构地震响应强烈,考虑SSI效应后地震响应可能更大。开展软土地基上层间隔震结构模型振动台试验研究,对比分析远场长周期和普通地震动下隔震层和隔震结构的楼层加速度和位移响应,研究远场长周期地震动下桩-土-层间隔震结构动力响应规律及减震效果。结果表明：软土地基具有明显的滤波效应,抑制高频分量,放大中低频分量;普通地震动下层间隔震结构的减震效果较显著,随着输入加速度峰值增大,减震效果降低,而远场长周期地震动下的层间隔震结构的减震效果比普通地震动下的差;基础及隔震层的转动效应明显,隔震层对基础转动有一定放大效应,远场长周期地震动下的隔震结构的放大效应较普通地震动下的明显,并对隔震层位移反应的影响较大。     

斜坡场地中结构基底橡胶颗粒垫层隔震数值分析

为研究斜坡场地中结构基底橡胶颗粒垫层隔震效应,本文主要针对斜坡场地中土-结构相互作用下(SSI)不同橡胶颗粒垫层厚度的隔震效应进行数值模拟,并与平地场地上数值模拟结果进行对比分析。进一步研究了不同激励作用下橡胶垫层的隔震效应和不同频率正弦波对框架的影响。获得了橡胶颗粒垫层不同厚度和地震波不同频率对隔震效应的影响规律。研究表明:斜坡场地对地震波具有高程放大效应,但在基础底部设置橡胶颗粒垫层后,基础底部的加速度峰值明显降低,基底橡胶颗粒垫层隔震效果明显。     

基础隔震结构设置摩擦阻尼器的地震反应研究

研究了采用滑移摩擦阻尼器的基础隔震体系在地震作用下动力反应分析的理论模型和数值方法,将计算结果与试验结果及与其它文献方法的结果作了对比分析,探讨了摩擦隔震反应的一些特点和规律,并进一步通过楼面反应谱计算对滑移附加衰减振动的影响进行了分析.该理论模型不论是否产生摩擦滑动,均将摩擦隔震层作为结构体系的一个广义计算质点,并将摩擦力模型化为速度相关型阻尼力,避免了不同摩擦阶段动力方程及其数目的反复转换.研究表明,本文方法及结果正确可靠,精度满足要求;设置摩擦阻尼器(或滑移支座)的隔震体系具有良好的减震效果,隔震层最大位移反应也较小,而残余位移还需通过有关措施来控制.由于摩擦隔震结构的滑移附加衰减振动使加速度反应的峰值增大,引起人们对摩擦隔震性能和效果的某些疑虑,本文计算分析指出,这种附加振动基本不会影响结构的滑动位移及其它减震特性,对楼面设施减震效果的影响也很小.     

并联基础隔震体系地震反应特征与隔震层参数的优选

本文在大量工程算例仿真分析的基础上,较为系统地研究了典型并联基础隔震结构地震反应的一般特征,探讨了并联基础隔震体系隔震层参数的合理选择问题。研究表明,在一定限度内,增加隔震层回复刚度几乎不会改变上部结构的最大层间剪力,但对隔震层最大滑移位移和残留位移却有非常显著的限制作用,隔震层回复刚度的参与不改变结构地震反应的频谱特性。为限制隔震层位移,在保证不增大上部结构最大层间剪力的前提下,应尽量增加隔震层回复刚度;隔震层屈服剪力的取值则需兼顾隔震效果与隔震层滑移位移。     

铅芯橡胶支座参数对隔震储罐地震响应的影响

利用Bouc-Wen模型模拟铅芯橡胶支座的力-变形非线性行为,研究了两种高径比铅芯橡胶支座(LRB)隔震储罐的地震动力响应特征,系统探讨铅芯橡胶支座动力参数对隔震储罐地震反应的影响规律.研究表明:基底设置铅芯橡胶支座后,储罐有良好的减震效果,减震效果评价指标基底剪力、支座位移、晃动波高都得到有效控制.隔震频率是影响LRB隔震储罐减震性能的主要参数,屈服强度参数、支座阻尼比影响次之.增大支座屈服强度可增加有效隔震频率范围,降低支座位移,但不一定能起到降低波高作用.高隔震频率、无阻尼比工况时,储罐地震响应远超过未隔震时响应;增大阻尼比可同时降低支座位移和晃动波高.在高隔震频率下,存在最优屈服强度和阻尼比,使得基底剪力最小.为使隔震支座发挥最大减震作用,应根据储罐不同高径比特点来优化配置铅芯橡胶支座参数.     

基于玻璃珠–砂垫层的岩土隔震系统振动台试验研究

为了保护农村房屋免受地震破坏,提出一种基于玻璃珠–砂垫层的岩土隔震系统(简称GSI-GBSC),即在结构基础与地基土之间回填玻璃珠–砂垫层材料进行隔震。对有、无隔震系统的单层砌体结构模型开展考虑场地的大比例振动台模型试验,单层砌体结构模型缩尺比例为1/4。选取1940年记录到的El-Centro波南北分量作为输入波,输入加速度幅值分别为0.1 g,0.2 g,0.4 g。试验结果表明:在小震时,GSI-GBSC系统的隔震效果不明显,随着地震量级的增大隔震效果也随之增强;在输入加速度幅值为0.4 g时,GSI-GBSC系统使结构的屋面板加速度反应以及层间位移反应分别减小了50%和47.5%;即该隔震系统可以显著减少上部结构的地震反应,实现隔震的目的。     

土与结构相互作用对层间隔震结构影响的参数分析

层间隔震结构是在基础隔震结构的基础上发展起来的一种新型隔震结构体系。实际工程中,因受到地形条件和建筑功能使用需求的限制,仅能在中间某层设置隔震装置,从而形成层间隔震体系。层间隔震体系在减震机理、振动特性及设计方法等方面均有别于基础隔震结构。通过有限元分析,研究了土-结构相互作用(SSI)对层间隔震结构地震响应的影响,探讨场地土弹簧刚度,隔震层水平刚度等参数变化时,考虑SSI作用下层间隔震结构地震响应的变化规律。研究表明:SSI效应使得层间隔震结构刚度弱化,引起其周期延长,土越软地震效应越大;SSI效应对层间隔震结构的地震响应,如体系的基底剪力、顶层位移、层间位移、层间剪力等,均造成不同程度的影响,土越软效果越明显;隔震层水平刚度对体系地震响应也存在一定影响。