冻融条件下GFRP隔震支座力学性能试验研究

冻融循环是影响寒冷地区玻璃纤维增强复合材料(GFRP)隔震支座性能变化的主要因素.为了研究其影响,对12个GFRP隔震支座分别开展水冻水融试验,采用标准冻融试验箱模拟低温气候变化,对GFRP橡胶支座进行冻融循环处理25、50、75次,并对其进行刚度性能试验,采用与标准试件进行对比分析的方法,研究试验前后支座性能的变化规律.结果 表明:冻融后GFRP隔震支座的水平刚度比常温下的要高;经历过冻融试验的GFRP隔震支座,其水平刚度随着测试时间的增长而减小.同时,当压应力不变时,水平刚度随着剪应变增加而下降;当剪应变不变时,水平刚度随着压应力增大而下降,且能够承受极限水平刚度的压应力和剪应变越来越小.无橡胶层保护的GFRP隔震支座的水平刚度变化幅度小于有橡胶层保护的GFRP隔震支座的水平刚度变化幅度,极限水平刚度的压应力和剪应变更小.采用最小二乘法对其水平刚度变化进行分析并给出衰减曲线和衰减函数,水平刚度的变化趋势基本符合二次多项式规律.     

冻融条件下GFRP隔震支座力学性能试验研究

冻融循环是影响寒冷地区玻璃纤维增强复合材料(GFRP)隔震支座性能变化的主要因素.为了研究其影响,对12个GFRP隔震支座分别开展水冻水融试验,采用标准冻融试验箱模拟低温气候变化,对GFRP橡胶支座进行冻融循环处理25、50、75次,并对其进行刚度性能试验,采用与标准试件进行对比分析的方法,研究试验前后支座性能的变化规律.结果 表明:冻融后GFRP隔震支座的水平刚度比常温下的要高;经历过冻融试验的GFRP隔震支座,其水平刚度随着测试时间的增长而减小.同时,当压应力不变时,水平刚度随着剪应变增加而下降;当剪应变不变时,水平刚度随着压应力增大而下降,且能够承受极限水平刚度的压应力和剪应变越来越小.无橡胶层保护的GFRP隔震支座的水平刚度变化幅度小于有橡胶层保护的GFRP隔震支座的水平刚度变化幅度,极限水平刚度的压应力和剪应变更小.采用最小二乘法对其水平刚度变化进行分析并给出衰减曲线和衰减函数,水平刚度的变化趋势基本符合二次多项式规律.     

高烈度区带有提离装置隔震结构设计研究

对高烈度区某钢筋混凝土剪力墙结构,采用了可提离装置来释放橡胶隔震支座的拉应力,并进行了隔震设计研究。采用SAP2000软件对结构进行隔震设计,中震作用下的减震系数最大值为0. 32,比非隔震结构地震响应减小显著。将一种可以释放隔震支座拉应力的提离装置应用于结构中,在一定程度上形成摇摆机制,利用结构重力势能抵抗一部分水平地震作用,并采用设置初始间隙的简易抗拉装置解决结构抗倾覆问题,解决了大震作用下隔震支座拉应力过大的问题,验算结果表明隔震支座的极大和极小面压、矢量水平位移能够满足规范要求。采用ABAQUS软件对结构进行了大震作用下动力弹塑性时程分析,结果表明结构能够满足"大震不倒"的抗震设防目标。     

新型三维隔震装置设计及数值模拟

基于铅芯橡胶隔震支座力学性能,设计研发一种新型三维隔震装置,介绍三维隔震装置的构造、变形机理及竖向刚度理论计算公式。将该三维隔震支座用于某工程,基于有限元软件建立结构模型,根据结构特点设计三维隔震支座参数,分析原结构和隔震结构在3条地震波作用下竖向加速度、水平加速度、层间剪力和层间位移响应。结果表明,新型三维隔震支座具有良好的水平隔震性能和竖向隔震性能,均有较好的减振效果。     

苏州国际博览中心东桥厅带巨型钢桁架复杂结构设计

苏州国际博览中心东桥厅是一个采用巨型钢桁架跨越市政道路的复杂结构,通过在特定位置设置滑移支座来释放温度应力。介绍了结构设计要点、关键节点构造以及带软钢阻尼球形钢支座的设计、工作原理及模型试验。分析结果表明,合理布置竖向传力系统和抗侧力系统是复杂大跨度结构设计的关键;在结构整体计算模型中建入用于调整基础不均匀沉降的拉梁,并按实际考虑基础刚度是有必要的;合理设置滑移支座能够在有效减小结构温度应力的同时保证结构的抗震性能;带软钢阻尼球形钢支座能够在基本不增加造价的情况下提供结构所需要的阻尼力,性价比较高。     

大跨度钢结构网架温度应力及其影响分析

通过理论分析以及数值模拟对大跨度钢结构网架温度应力及其影响因素进行了分析,揭示了各因素对温度应力的影响规律,并在此基础上提出降低温度应力的相关建议.分析结果表明,底部支承结构的刚度对温度应力的影响最为明显,网架的厚度、网架的跨度、弦杆尺寸对网架温度应力的影响相对较小.因此,可通过合理调整支承结构的刚度或采用特殊支座等其他措施来减小温度应力对大跨度钢结构网架的影响.     

村镇建筑叠层轮胎隔震支座竖向力学性能试验研究

提出一种利用废旧轮胎的新型村镇建筑简易隔震结构,该结构利用叠层轮胎片制成隔震支座,配合两层齿型圈梁作为房屋隔震层进行隔震。对平面尺寸为180mm×180mm的叠层轮胎隔震支座进行了不同叠层层数下竖向极限承载力试验,发现支座竖向极限压应力离散性较大,取下包络线得到,叠层轮胎隔震支座竖向压应力为9MPa。对叠层轮胎隔震支座进行了不同叠层层数、不同设计压应力下竖向压缩刚度试验,分析得到,随叠层层数自4层增至8层,竖向压缩刚度最高下降53.58%;随设计压应力从3MPa增至6MPa,竖向压缩刚度最高上升80.19%。对叠层轮胎隔震支座进行了不同叠层层数、不同设计压应力下竖向变形性能试验,发现各支座第1次循环竖向刚度较其他循环小,其余循环下支座竖向刚度稳定,变化量小于1%。分析得到该结构竖向力学性能稳定,隔震效果良好,适合我国广大村镇建筑。     

斜向滑动摩擦三维隔震装置的滞回模型及其隔震效果

基于铅芯橡胶隔震支座的力学性能特点,研发了斜向滑动摩擦三维隔震装置。基于该三维隔震装置的组成构造和变形机理,提出了其竖向荷载-位移滞回模型,给出了各阶段支座刚度的计算公式。对三维隔震装置进行的竖向压缩拟静力试验结果表明：三维隔震支座在竖向具有变刚度特性,其滞回曲线饱满,不同加载速率和位移幅值下力学性能稳定;提出的滞回模型与试验结果基本吻合,可以有效模拟三维隔震装置的竖向滞回性能。通过三维隔震结构缩尺模型的振动台试验,认为三维隔震装置与传统水平隔震支座具有相当的水平隔震效果,同时可控制结构的竖向响应。     

基于Benchmark模型的低刚度隔震支座地震响应研究

建筑隔震设计中广泛使用的铅芯橡胶隔震支座(LRB)在近断层地震作用下,支座位移过大,在满足竖向承载力的同时难以兼顾支座的水平刚度和阻尼值,导致隔震体系的隔震效果不佳,甚至隔震支座可能发生损坏。针对这一问题,研发了一种新型的水平低刚度隔震支座,该支座在满足竖向承载力要求的同时,能将隔震层的水平刚度维持在较低的水准,同时保持较好阻尼性能。本文采用ETABS模拟隔震支座并建立隔震Benchmark模型,通过动力时程分析,对比了传统橡胶隔震方案和水平低刚度隔震方案中结构的最大层间剪力、最大层间位移角和能量耗散等结构响应。结果表明,近断层地震作用下,水平低刚度隔震方案比传统橡胶隔震方案的隔震效果更佳。     

组合隔震支座在大跨度连廊结构中的应用

以一连廊结构体系为研究对象,采用组合支座连接大跨度连廊和底部结构,实现释放温度应力和减小结构地震反应的目的。介绍了这种高位隔震方法的特点和减震原理,优化设计了隔震支座并分析了其特性,利用ANSYS程序对整体结构进行了非线性地震反应分析,最后对比分析了该隔震结构减震效果。结果表明,该连廊结构采用组合隔震支座后,不仅可以释放温度应力,而且可以显著减小结构地震反应。该方法可供连廊式结构隔震设计参考。     

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.     

混凝土横孔空心砌块填充墙-RC框架抗震性能试验

通过对3榀单层单跨RC（钢筋混凝土）框架足尺模型进行低周反复荷载作用下的抗震性能试验,着重探讨混凝土横孔空心砌块填充墙对RC框架抗震性能的影响。对试件的试验破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、刚度退化、耗能性能等抗震性能指标进行对比分析,并对混凝土横孔空心砌块填充墙 RC框架的抗震性能进行评估。结果表明:混凝土横孔空心砌块填充墙-RC框架属于强框架、弱填充墙类型,最终破坏形态与空框架破坏形态接近;混凝土横孔空心砌块填充墙对RC框架具有刚度效应,较大程度提高了框架的水平承载力和抗侧刚度;混凝土横孔空心砌块填充墙与框架结构共同参与滞回耗能,混凝土横孔空心砌块填充墙-RC框架表现出良好的抗震性能。     

复合隔震支座在单层球面网壳中的参数分析(英文)

为解决目前大跨空间结构隔震中存在的问题,本文介绍了一种新型的三维复合隔震支座,并将它应用于某一单层球面网壳结构中.根据支座的隔震目标设计了40种不同类型的支座进行参数分析.结构分析采用时程分析法,通过改变地震动的强度,全面研究了该三维复合隔震支座水平刚度及竖向刚度变化对网壳结构周期、杆件轴力及节点加速度的影响,并总结了不同工况下的变化规律.结果可为该支座在网壳中的参数选择提供参考,对推动该支座在实际工程中的应用具有积极意义.     

不同构造措施的砌体填充墙框架结构抗震性能试验研究

为研究设置拉结钢筋、构造柱、水平系梁等不同构造措施的砌体填充墙对框架结构抗震性能的影响,进行了4榀不同构造措施的砌体填充墙框架结构模型和1榀纯框架结构模型在低周反复荷载作用下的对比试验,分析了各试件的破坏特征、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、承载力退化和耗能性能等。结果表明：砌体填充墙有效地提高了框架结构的抗侧刚度和承载力,但具有不同构造措施的砌体填充墙框架结构的初始刚度和承载力基本相同;设置构造柱、水平系梁和同时设置构造柱和水平系梁的砌体填充墙框架结构的位移延性和耗能能力得到明显的改善,且其刚度退化较为缓慢。     

消能摇摆高位隔震结构体系的地震反应特性

双段消能摇摆结构体系是通过两段串联的摇摆结构,控制主体结构各楼层在地震作用下均匀变形,抑制薄弱层的产生,也降低了主体结构对于摇摆结构的刚度需求。在变形集中的摇摆结构底部布设位移型阻尼器,可进一步提高结构的抗震性能。但是该体系存在承载力较低、上段结构地震反应相对较大的不足。基于此,提出了消能摇摆高位隔震结构体系,即在双段消能摇摆结构体系的分段楼层位置增设劲性支撑,以抑制上段结构的摇摆运动,提高结构的刚度与承载力;同时,下段结构允许发生摇摆,发挥高位隔震层的作用。以消能摇摆高位隔震结构体系为研究对象,分析对比了其他三种结构体系：传统支撑框架结构体系、双段消能摇摆结构体系、不含位移型阻尼器的摇摆高位隔震结构体系。采用OpenSees软件建立了弹塑性有限元分析模型,对四种结构体系进行弹塑性抗震分析和增量动力时程分析。研究表明,消能摇摆高位隔震结构体系的刚度与承载力较高,地震反应较小,抗震性能与抗倒塌性能良好。在摇摆结构分段位置加设劲性支撑层,可以抑制上段结构在地震作用下的变形,并发挥下段摇摆结构的隔震作用。布设于分段位置与摇摆结构底部的阻尼器,可以充分消耗地震能量,提高结构体系的抗震性能。     

横向水平地震作用下夹层门式刚架的抗震设计

依据建筑空间或功能的要求,经常需要在单层门式刚架建筑中增设夹层。夹层门式刚架在动力特性和地震反应特征上与单层门式刚架有一定区别。讨论了夹层荷载和抗侧刚度对刚架动力特性的影响。采用简化模型,分析了横向水平地震下夹层刚架的地震反应与单层刚架的差异,并针对夹层门式刚架抗震设计提出一些建议。     

不同连接方式预制复合墙板填充墙对框架抗震性能的影响

为研究不同连接方式的预制复合墙板填充墙对钢筋混凝土(RC)框架抗震性能的影响,进行了1榀RC纯框架、1榀普通砌块填充墙RC框架及3榀连接方式不同的复合墙板填充墙RC框架的低周反复加载试验,复合墙板填充墙与框架之间的连接方式分为刚性连接、半柔性连接和柔性连接3种。通过试验分析不同连接方式的墙板填充墙对框架承载力、刚度、延性、耗能能力等的影响。试验结果表明：刚性连接复合墙板填充墙能使RC框架的抗侧刚度、水平承载力大幅提高,同时延性变差;柔性连接和半柔性连接的复合墙板填充墙RC框架的抗侧刚度、水平承载力高于砌块填充墙RC框架的,延性好于砌块填充墙RC框架;加载过程中,半柔性连接的复合墙板填充墙RC框架墙板和框架依次破坏,表现出良好的耗能能力。建议工程应用中复合墙板填充墙与框架之间采用柔性连接或半柔性连接构造方式。     

地震作用下不同混凝土柱端叠层橡胶支座的应力和变形分析

近年来,在基础隔震中将叠层橡胶垫放置于地下室混凝土柱顶的串联隔震形式被大量应用,这样有利于地下空间利用,然而,在地震作用下,叠层橡胶支座既承受竖向重力荷载又承受水平和竖向地震作用,同时还受下端约束的影响,在这种情况下,叠层橡胶支座的受力与变形必然受到影响。针对这个问题,对三种串联隔震体系进行了有限元模拟。对比计算结果表明,混凝土柱刚度对于叠层橡胶支座的应力和变形影响较为明显,刚度越大叠层橡胶支座下端转角越小,达到塑性应力时位移越大。     

Experimental study on seismic performance of steel‐reinforced recycled concrete frame with infill wall

In order to investigate the seismic performance of steel‐reinforced recycled concrete (SRRC) frame with infill wall, low cyclic loading tests on four frames with infill wall and one frame without infill wall were conducted. The failure modes, hysteresis loops, skeleton curves, bearing capacity, ductility, stiffness degradation, and energy dissipation capacity of specimens were analyzed. The seismic performance of SRRC frames with and without infill wall was compared. The influence of the aspect ratio of infill wall, the axial compression ratio of column, and the distance of horizontal reinforcements of infill wall were investigated. Test results show that compared to the SRRC frame without infill wall, the SRRC frame with infill wall had higher bearing capacity and initial stiffness, but faster stiffness degradation and worse energy dissipation capacity. With the increase of aspect ratio of infill wall and axial compression ratio of column, the bearing capacity and initial stiffness of SRRC frame with infill wall increased, whereas the ductility decreased. With the decrease of distance of horizontal reinforcements of infill wall, the initial stiffness and energy dissipation capacity of SRRC frame with infill wall increased. After the infill wall fails under earthquake, the remaining SRRC frame has good seismic performance.     

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。