摩擦摆隔震高层框架-剪力墙结构振动台试验研究

为了研究摩擦摆隔震高层结构的抗震性能,提出了摩擦摆隔震设计的具体流程,并设计了一栋12层的摩擦摆隔震框架-剪力墙结构。为考察其隔震效果,制作了相应的缩尺模型并进行振动台试验。基于试验结果,研究上部结构的楼层响应和摩擦摆隔震支座的位移响应,对比分析剪力墙下摩擦摆及框架柱下摩擦摆滞回性能的区别。研究结果表明：通过摩擦摆隔震,该框架-剪力墙结构实现了9度多遇地震弹性,设防地震、罕遇地震甚至超罕遇地震可修;结构的楼层响应显著降低,摩擦摆完全起滑后,地震强度越大,摩擦摆的隔震效果越好,且摩擦摆隔震支座具有良好的自复位能力;在9度罕遇地震作用下,剪力墙下摩擦摆发生了竖向提离抬升,对摩擦摆的滞回性能产生影响。     

某隔震展馆水平限位设计与抗震性能研究

限位装置能够降低隔震结构大震下倾覆概率。研究结合某4层框架展馆,进行水平隔震与限位设计;选取适用于隔震展馆的限位装置参数限位间距(D)、限位刚度(K),建立限位-隔震结构分析模型,结合顶层加速度峰值、层加速度、层位移、层剪力峰值等指标展开抗震性能分析。结果表明,限位隔震结构与传统结构相比能降低上部加速度、层剪力响应,限位隔震结构层剪力峰值较隔震结构有放大现象,限位装置工作性能良好。     

基础隔震结构中上部结构与隔震层的刚度比限值研究

以控制结构变形为目标,将上部结构刚度与隔震层刚度的比值定义为隔震刚度比,作为反映上部结构与隔震层协同变形特点的指标。假定上部结构的地震作用沿高度为矩形分布,在一般结构单质点简化方法基础上提出一种隔震结构动力分析的等效简化方法。进一步分析双自由度等效模型的刚度影响和动力特性,以隔震刚度比的形式解释了结构位移需求、位移分配函数以及隔震刚度比对结构抗震性能的影响。基于抗震性能,推导出结构位移需求与周期关系式、临界隔震刚度比表达式、最大和最小隔震刚度比限值表达式。选取不同结构高度、地震烈度、阻尼条件等计算了上部形式为框架、框-剪、剪力墙结构的三类隔震结构在罕遇地震作用下的隔震刚度比限值。结果表明,一般隔震结构的隔震刚度比限值不宜小于4,低多层隔震结构主要由最小隔震刚度比控制,高层隔震结构在特定条件下需要满足最大隔震刚度比限值。计算结果整理成表格可供设计参考。     

高层建筑层间隔震技术的应用探讨

层间隔震是隔震技术的新发展,它将隔震层设置在建筑物某层柱子和楼板之间进行结构的地震反应控制。本文以位于地震高烈度区的某高层办公楼建筑为例,为了提高其抗震性能而对其采用了层间隔震技术。设计结果表明,隔震层上部结构层间剪力相对于非隔震结构降低了45%以上,且罕遇地震作用下的最大弹塑性位移角约为1/300,抗震设计水准提高到...     

极罕遇地震作用下铅芯橡胶隔震支座基础隔震结构抗震性能研究

基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下具有良好的抗震性能。随着GB 18036—2015《中国地震动参数区划图》引入了极罕遇地震作用，有必要探讨基础隔震结构在极罕遇地震作用下的抗震性能。以两自由度体系(简化模型)和多自由度体系(纤维模型)的铅芯橡胶隔震支座(LRB)基础隔震结构为研究对象，基于弹塑性时程分析的统计结果，分析并比较了设计、罕遇和极罕遇地震作用下上部结构屈服承载力(即降低上部结构抗震设防烈度)和LRB隔震支座力学性能参数对整个LRB基础隔震结构抗震性能的影响。分析结果表明：极罕遇地震作用下，采用降低抗震设防烈度的方式对隔震后的上部结构进行结构设计并不可取；为了保证在极罕遇地震作用下LRB基础隔震结构的上部结构和LRB隔震支座不发生破坏，应尽可能使用大直径和低橡胶剪切模量的LRB隔震支座；如何保证LRB基础隔震结构在设计地震和罕遇地震作用下的性能要求以及在极罕遇地震作用下的安全性能是一个具有挑战性的问题。     

摩擦摆隔震框架结构振动台试验研究

摩擦摆是一种常见的隔震装置,将基础和上部结构隔开,在地震发生时起到保护上部结构的作用。为研究摩擦摆隔震结构在地震作用下的响应,设计一个4层框架抗震结构与一个隔震结构以及它们对应的缩尺模型,选择了2条天然地震动和1条人工地震动,分别对2个缩尺模型进行振动台试验。试验考察2个结构的动力特性、层位移响应、楼层加速度以及隔震层的响应。研究表明：摩擦摆具有良好的隔震能力,能显著降低层位移以及楼层加速度,降低的幅度超过50%。     

核电站应急指挥中心隔震设计及地震响应分析

为探讨隔震技术在核电工程的应用,对某核电站应急指挥中心进行隔震设计及相应分析:对隔震层的方案进行详细的阐述,包括隔震支座的选型及布置;建立应急指挥中心的有限元模型并进行非线性动力反应分析,探讨结构在地震作用下的动力特性、加速度反应和位移反应。分析表明:通过隔震层的变形吸收地震的能量,可以显著降低上部结构的地震反应,结构的减震效果达到70%左右,隔震效果明显,提高了应急指挥中心的抗震裕量,可以有效保护应急指挥中心的人员、设备和系统的安全,从而提升核电站震后应急能力。分析研究成果对隔震技术在核电领域的推广应用有一定的积极意义。     

宿迁某高层剪力墙住宅基础隔震设计方法研究

某高层剪力墙住宅位于地震高烈度区江苏省宿迁市,为了提高其抗震性能采用了基础隔震技术。由于我国规范对地震高烈度区建造高层隔震建筑还没有明确的设计依据。文中将组合隔震设计方法应用于该建筑的基础隔震设计中。为满足设定的抗震性能目标,隔震层采用了天然橡胶隔震支座和铅芯橡胶隔震支座的组合隔震形式。分析表明,地震作用下两种隔震支座充分发挥了其隔震性能,上部结构的地震响应明显降低,并且隔震层在罕遇地震下工作状态稳定,满足抗震规范要求。     

基础隔震大跨异形钢连廊连体结构地震易损性分析

针对地震中大跨连廊与主体结构连接处容易破坏的特征,以某大跨异形钢连廊连体结构为研究对象,开展基础隔震与非隔震连体结构的地震易损性对比分析。首先,对原连体结构进行基础隔震设计,并采用有限元软件SAP2000分别建立隔震与非隔震连体结构的数值模型。然后,定义隔震连体结构中框架 剪力墙结构、连廊橡胶支座端、连廊预埋锚固端和基础隔震支座的损伤指标,并选取24条地震动记录,对隔震连体结构进行了三向地震激励下的增量动力分析。最后,对隔震与非隔震大跨异形钢连廊连体结构局部和整体的地震易损性进行对比。结果表明：在8度罕遇地震作用下,基础隔震连体结构中各损伤指标出现毁坏的超越概率值较非隔震连体结构减小,其中连廊预埋锚固端出现毁坏的超越概率减小46.19%;结构整体出现毁坏的超越概率的上、下界分别减少72.56%与82.62%。这说明基础隔震能显著降低连体结构地震时发生损坏的概率,提高连体结构的抗震性能。易损性分析结果显示隔震连体结构易发生损坏的部位依次是基础隔震支座、连廊预埋锚固端、主楼、附楼I和连廊橡胶支座端,这个顺序与非隔震的连体结构基本一致。因此,建议在连体结构的隔震设计中,宜采用具有高剪切应变的基础隔震支座,并仍需加强连廊锚固端的连接措施。     

模块化钢框架变摩擦摆隔震结构抗震性能研究

模块化建筑具有整体装配率高,施工绿色环保、高效等优点,然而其抗震性能相对较差,震后修复成本高。将隔震技术应用到模块化建筑中,可在不改动上部结构的前提下,改善其整体抗震能力。相比传统橡胶隔震技术,摩擦摆隔震技术具有承载力大、工业化程度高、湿作业少等优势。为此,研发了一种自适应变摩擦摆隔震支座,分析了该支座力学特性,确定其有限元模拟方法。对变摩擦摆隔震支座进行不同工况下剪切性能试验,试验和有限元模拟结果相对误差均在10%以内,验证了有限元模拟方法的正确性。基于GB/T 51408—2021《建筑隔震设计标准》提出模块化钢框架变摩擦摆隔震结构一体化直接设计方法,以实际工程为背景,设计模块化钢框架摩擦摆和变摩擦摆隔震结构,并对非隔震结构和隔震结构的抗震性能进行对比分析。研究表明：相比摩擦摆隔震支座,所提出变摩擦方式可实现支座等效刚度增加11%左右,等效阻尼比增加18%左右;相比摩擦摆支座隔震结构,变摩擦摆支座隔震结构的楼板加速度、层间位移角、层间剪力和上部结构损伤程度略有增加,但隔震层位移明显减小,且这种特性随地震动强度的增加而愈明显,体现了变摩擦摆支座的自适应性。     

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%。     

不规则结构的设计

本工程采用框架-剪力墙结构,存在平面不规则、扭转不规则、楼板不连续、竖向体型收进等抗震不利因素,为不规则高层建筑,须进行抗震设防专项审查。合理布置剪力墙以减弱结构的不规则程度,缓解竖向刚度突变部位和平面薄弱环节在地震作用下应力和变形的集中程度,对薄弱部分进行中震不屈服分析并采取适当的抗震构造措施,提高结构在强烈地震作用下的抗震性能。     

某基础隔震结构的设计与应用研究

对厦门某一幼儿园教学楼进行基础隔震设计,采用动力时程分析方法,分析结构在设防烈度下中震及大震作用下的结构响应。对比抗震结构和隔震结构两者的周期、层间剪力和层间位移,对比结果表明,相较于抗震结构,隔震结构的周期变长,隔震结构受到的地震作用效应大幅降低,上部结构的水平向减震系数为0.39。经设计验算,结构隔震设计满足我国现行建筑抗震设计规范的规定,可为类似基础隔震工程的应用提供借鉴。     

装配整体式剪力墙模型结构振动台试验研究

为了研究装配整体式剪力墙结构的抗震性能,设计并制作了1个12层1/5装配整体式剪力墙模型结构,选用3条地震波,通过振动台试验,研究了装配整体式剪力墙模型结构的动力特性、加速度放大系数、楼层剪力和位移及最大层间位移角等动力响应,并记录了裂缝形态。试验分析表明：模型结构的自振频率在完成第一阶段水准地震波输入后下降约20%;随峰值加速度增大,模型结构自振频率减小,加速度放大系数逐渐降低,楼层剪力逐渐增大;在塑性阶段,预制墙板顶部或底部与现浇楼板连接部位出现多条水平裂缝,且沿模型高度分布较为均匀,模型结构的非线性变形明显,层间位移角显著增大,自振频率显著降低;采用层间位移角对其进行抗震性能评价,在8度抗震设防时该结构具有良好的抗震性能,但应加强预制墙板与楼板的连接,增强其整体性,避免楼层通缝的出现。     

一座框剪结构办公楼的隔震设计及探讨

对某框剪结构办公楼采用橡胶隔震支座隔震设计进行了探讨。采用等效侧力法和SAP2000非线性有限元程序方法,对隔震结构进行了小震水平剪力、大震隔震层位移计算;对非隔震结构进行了小震水平剪力的计算,并对隔震结构与非隔震结构在小震时的水平剪力进行了对比;将等效侧力法与SAP2000非线性计算的部分结果进行了对比,发现隔震结构计算的第一周期相差很小,但小震剪力比、隔震结构大震位移相差较大。通过合理布置隔震支座的平面位置,可使上部结构的质心与隔震层的刚心尽量重合,通过对隔震层偏心率的计算验证了其效果。     

网架屋盖考虑下部结构的摩擦摆隔震控制

摩擦摆(FPS)是一种具有球形滑动面的隔震装置,可用于保护大型工程结构免遭地震灾害的破坏。近年来,大空间建筑发展迅猛,为了提高其抗震性能,将FPS安装于网格屋盖与下部支承结构之间形成滑移隔震机制以降低结构的地震响应。针对某网架屋盖及其下部支承结构,开展了FPS滑移隔震研究。采用大型通用有限元软件ABAQUS,建立了整体结构的三维模型,模型中包括接触面单元和梁单元,能够反映结构的非线性行为。通过非线性时程分析,研究了考虑不同参数时FPS对于上述结构地震防护的可行性和有效性。     

某高层结构国际公寓楼的隔震设计研究

皇冠国际公寓楼建筑总高度72．90m,位于地震高烈度区宿迁市,为了提高其抗震性能对其采用了基础隔震技术。由于我国规范对地震高烈度区建造高层隔震建筑还没有明确的设计依据,本文将基于性能的设计方法应用于该建筑的基础隔震设计中。为满足设定的抗震性能目标,隔震层采用了组合隔震形式,由纯天然橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座和粘滞阻尼器组成。分析研究表明,组合隔震层工作状态稳定,上部结构的地震响应有了明显的降低,各项性能目标满足设计要求。     

带抗拉装置高层隔震结构振动台试验研究

西昌（9度区）某高层基础隔震结构,其上部为框架-核心筒结构,总高度为58.3m（不计入隔震层）,隔震层采用铅芯橡胶隔震支座。为研究该隔震结构的抗震性能及检验带抗拉装置隔震支座的有效性,进行了缩尺比为1/15模型的模拟地震振动台试验。结果表明,隔震层降低了上部结构的加速度反应,隔震层上加速度放大系数小于0.5,可满足抗震设防烈度降低一度的设计目标;隔震结构的位移集中在隔震层,上部结构的层间位移较小,层间位移角满足规范层间位移角限值要求;隔震层力-位移滞回曲线较为饱满,具有良好的耗能能力。罕遇地震作用下,支座出现拉应力,说明隔震结构在高烈度地震作用下存在倾覆的可能性。对角部隔震支座加装抗拉装置后,再次进行振动台试验,结果表明,抗拉装置不会对结构水平向动力特性及支座在正常受压状态下的竖向运动和水平向运动产生显著影响,通过对比证明了其在隔震支座受拉情况下提供的有效抗拉作用。     

基于ABAQUS的高层隔震剪力墙结构转换梁内力分析

在带转换层的框支剪力墙结构中,应用基底隔震技术,形成带转换层的框支剪力墙隔震体系。在地震作用下,该体系内力传递途径复杂,得到转换梁、上部剪力墙和隔震支座的受力特点和内力变化规律是该类结构体系成功设计的关键。首先利用有限元软件ETABS对高层框支剪力墙隔震结构进行地震反应分析,然后取三维ETABS模型隔震层、转换梁及上部3层剪力墙组成二维ABAQUS简化模型,分别对剪力墙满跨、中跨和边跨布置的转换梁进行分析,研究了转换梁上部剪力墙、转换梁及隔震支座的内力变化规律。结果表明：三维模型结构在地震作用下,上部结构在水平地震作用可以按抗震设防烈度降低1度进行设计,隔震层最大位移满足支座最大容许位移的要求;二维简化模型结构在外荷载作用下,抵抗水平荷载的能力更好;不同布置的剪力墙与转换梁共同作用抵抗外部弯矩和剪力,剪力墙中跨及满跨布置时,转换梁出现应力集中,边跨布置时剪力墙出现应力集中,隔震设计时应对转换梁与剪力墙进行承载能力验算。     

宿迁市人防指挥大楼隔震设计方法研究

宿迁市人防指挥大楼位于地震高烈度区,钢筋混凝土框架-剪力墙结构,地上13层,高48.9m。该工程采用基础隔 震技术设计,为我国目前最高的隔震建筑之一。隔震层布置在地下室顶板和±0.00楼面之间,由橡胶隔震支座、滑移支座 和粘滞阻尼器组成,共采用了53只橡胶隔震支座、12只滑移支座,沿结构的两个主轴方向共设置4只非线性粘滞阻尼 器。分析结果表明,采用基础隔震措施可显著降低上部结构的地震作用;设置粘滞消能器能较好地解决降低上部结构地震 作用和限制隔震层位移之间的矛盾。在本工程中采用基础隔震技术,具有明显的技术经济效益。