橡胶支座隔震结构计算模型与分析方法

详述了橡胶隔震支座的力学性能,包括竖向刚度、水平刚度及等效阻尼比各种理论公式或实际工程简化计算公式,并对隔震支座恢复力模型进行了分析,重点叙述了橡胶支座隔震结构计算模型,最后提出了对橡胶隔震支座研究发展的看法。     

纤维增强工程塑料板橡胶隔震支座力学性能理论研究

针对适用于村镇地区的纤维增强工程塑料板橡胶隔震支座，提出基本力学性能的解析公式。基于隔震支座橡胶应力的静水压力假定，同时考虑了橡胶可压缩性及加劲层泊松比的影响，建立隔震支座单层分析单元在轴压及纯弯曲状态下的平衡方程，求得静水压力的解析解，进而通过积分求得单层分析单元的压缩模量及弯曲模量的解析解，并进行了参数分析。进一步推导出支座水平等效刚度的解析公式。基于abaqus软件建立一组支座单层分析单元的有限元模型，进行轴压和纯弯曲分析。将有限元结果与文献中两种解析公式以及本文中解析公式进行了对比。结果表明，推导的解析公式具有较高的精度，且较其他解析解具有明显的优势，为在村镇地区推广此类隔震支座提供理论分析基础。     

核电厂隔震结构动力分析

基于铅芯橡胶支座,以某核电站核岛厂房为例,进行基础隔震技术在核电站结构设计中的应用研究,包括整体隔震方案的设计、隔震装置的选择、计算模型的确定等,并通过动力时程分析对比研究隔震支座布置间距和隔震层恢复力模型对结构加速度和位移响应的影响。研究结果表明:采用隔震措施后,结构自振周期明显增大,上部结构加速度响应明显减小,同时整体位移也会增加较多,但层间位移很小;相比隔震支座等效线性模型,双线性模型更符合支座的实际滞回特性,在实际设计中应优先考虑采用。     

建筑物在不同场地条件下的隔震研究

文章阐述了隔震结构的橡胶支座选取方法，对橡胶支座隔震结构进行了深入研究，在此基础上按照文章给出的选取支座方式的基础上以某7层框架结构为例，运用ANSYS建立模型，对比分析了不同场地条件下建筑物的隔震效果。     

考虑橡胶支座拉压刚度不同取值对隔震效果的影响研究

目前,国内外在隔震结构分析计算中,隔震支座竖向刚度采用拉、压刚度相等的力学模型。但是大量的研究和试验表明,隔震支座的抗拉刚度只有抗压刚度的1/5~1/10。采用目前隔震支座模型计算时,必然会过大地计算隔震支座的抗拉刚度,并且放大了隔震支座的拉应力,不利于高层隔震结构的发展。为此,本文提出将一个橡胶隔震支座单元和一个间隙单元并联来模拟橡胶支座,能真实反映隔震支座的力学性能。算例分析结果表明,采用新模型的隔震结构支座没有出现拉应力,而其他力学指标相同。该力学模型可以应用到隔震结构的时程分析中,有利于高层、塔型等大高宽比隔震结构的发展。     

组合基础隔震系统地震反应分析

对组合基础隔震系统中叠层橡胶支座和滑板摩擦隔震支座的恢复力特点进行了研究 ,提出并分析了叠层橡胶支座的粘弹性模型和滑板摩擦隔震支座的粘刚塑性模型 ;即叠层橡胶支座采用弹性恢复力模型和粘滞阻尼恢复力模型 ;滑板摩擦隔震支座采用双线性库仑摩擦阻尼恢复力模型和粘滞阻尼恢复力模型。用提出的分析模型对振动台试验隔震房屋进行了三维非线性动力时程分析 ,并将分析结果和振动台试验结果进行了比较。结果表明所提出的分析模型不仅能有效预测上部结构的地震反应 ,而且分析和试验所得的隔震支座滞回曲线相似。     

直线导轨-橡胶支座隔震装置及其在结构减隔震中的应用

由于橡胶隔震支座用于高柔结构时面临倾覆和不抗拉扭的问题,针对这个不利因素,提出了一种直线导轨-橡胶支座隔震装置。通过工程实例建立地震作用下的多自由度高柔结构与隔震装置的理论模型,并以此得到模型的动力方程,同时利用SAP 2000建立平面模型来验证理论模型。为了进一步验证直线导轨隔震系统的隔震效果,使用ABAQUS建立三维模型,与平面模型进行对比。理论和数值分析结果表明,隔震装置能够有效地降低结构的地震反应达70%~90%,同时克服橡胶支座用于高柔结构后易倾覆、不抗拉扭的缺点。该系统为高柔结构以后的隔震设计提供了设计参考。     

隔震橡胶支座拉压刚度在软件模拟单元的研究

隔震橡胶支座受拉是隔震结构的隔震层设计的非常重要的控制参数,本文通过etabs2013分析软件中Isolator1单元和Gap单元并联来模拟隔震橡胶支座,更真实反映隔震橡胶支座的竖向力学性能。本研究通过某一实际工程模型运算,根据支座拉压刚度分配Isolator1单元刚度和Gap单元刚度,分析数据显示新模型的隔震结构Isolator1单元拉应力明显减小,而其他水平性能指标不变。结果表明,该工程并联连接单元验算方法可以应用到隔震结构时程分析中。为实际工程分析提供了一定价值的参考。     

考虑压力影响的高阻尼橡胶隔震支座速度#br# 相关性本构模型及其地震响应研究

隔震支座是基础隔震结构中的重要装置,高阻尼橡胶隔震支座具有隔震效果好,环保无污染等优点,但其力学性能复杂,应力-应变曲线与多种因素相关。本文提出了一种考虑压力影响的高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型,研究其对隔震结构地震响应的影响。首先,通过多步松弛试验和不同速度下的循环剪切试验探明加载速度和压力对高阻尼橡胶力学特性的影响。其次,提出一个基于改进超弹性Zener模型的支座本构模型来同时考虑加载速度和竖向压力,并根据高阻尼橡胶的材料试验结果识别模型中的参数,再通过支座试验验证模型的准确性。最后,分析某隔震结构在高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性和近断层脉冲型地震动综合作用下的地震响应特点。结果表明：高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性在近断层脉冲型地震作用下表现得较明显,会对隔震结构的地震响应产生影响,应在隔震设计中予以关注。     

考虑压力影响的高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型及其地震响应研究

隔震支座是基础隔震结构中的重要装置,高阻尼橡胶隔震支座具有隔震效果好,环保无污染等优点,但其力学性能复杂,应力-应变曲线与多种因素相关。本文提出了一种考虑压力影响的高阻尼橡胶隔震支座速度相关性本构模型,研究其对隔震结构地震响应的影响。首先,通过多步松弛试验和不同速度下的循环剪切试验探明加载速度和压力对高阻尼橡胶力学特性的影响。其次,提出一个基于改进超弹性Zener模型的支座本构模型来同时考虑加载速度和竖向压力,并根据高阻尼橡胶的材料试验结果识别模型中的参数,再通过支座试验验证模型的准确性。最后,分析某隔震结构在高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性和近断层脉冲型地震动综合作用下的地震响应特点。结果表明:高阻尼橡胶隔震支座的速度相关性在近断层脉冲型地震作用下表现得较明显,会对隔震结构的地震响应产生影响,应在隔震设计中予以关注。     

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。     

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。     

考虑SSI效应及支座转动的隔震体系性能研究

土-结构相互作用对结构的地震反应有着重要的影响。隔震支座竖向变形引起的隔震层转动会加剧上部结构的摇摆,进而放大结构的地震响应。提出基于Timoshenko理论的考虑SSI效应及隔震层转动影响的隔震结构通用计算模型,推导并求解结构运动方程,采用虚拟激励法进行随机响应分析,进一步研究隔震层转动刚度、土体参数等对隔震结构地震响应的影响规律。分析表明：SSI效应降低了隔震效果,其对隔震结构楼层转角位移放大的影响与土-结构刚度比有关。隔震层转动刚度变化对隔震结构顶层加速度、基底倾覆力矩等影响较小,但对结构楼层转角位移有较大影响,隔震层转动刚度取值较小时,上部结构楼层转角甚至会出现大于抗震结构的情况。     

三角形钢板加劲阻尼减震装置设计方法研究

阐述三角形钢板加劲阻尼减震装置(TADAS)的基本力学性质、工作原理、相应的加劲阻尼结构和构件的基本设计流程及设计要点,并结合具体的工程实例,介绍三角形钢板加劲阻尼减震装置应用于高层钢框架支撑结构的减震设计方法和过程,对设计结果进行分析比较和总结。结果表明,三角形钢板加劲阻尼减震装置(TADAS)在结构中的合理设置,对有效提高整体结构系统等效阻尼比和结构系统耐震能力,耗散整体结构系统地震能和降低结构地震响应,起到显著的效果,可供同类结构减震设计参考。     

含三角形加劲阻尼装置框架之设计方法与应用

为使结构耐震设计更趋经济,建筑结构必须有效地吸收并消释大震输入能,采用三角形钢板之加劲阻尼装置可增加结构劲度和迟滞阻尼。本文按参数研究的结果提出适当之耐震参数与含三角形加劲阻尼装置框架的设计程序,并以六层楼结构作为新建结构的设计实例,分析结果显示即使在强震下,加劲阻尼装置可适度降低框架位移且使梁、柱构件保持在弹性范围。     

关于建筑结构抗震设计若干问题的讨论

对当前建筑结构抗震设计中若干原则性问题进行讨论,提出：建筑结构抗震设计不适宜采用概率可靠度方法而更适合采用多安全系数设计方法;应以设防烈度地震即中震的地震动参数进行结构承载力设计,依R-μ-T规律改进设计中的地震作用-延性等级组合;当结构的计算基底剪力不满足规定的最小基底剪力时,可以加大地震作用力,而不应该调整结构的刚度来加大地震反应;比较了巨型框架与普通框架结构的侧向刚度,说明巨型框架的侧向刚度远较普通框架差,不具备承担一定比例地震作用剪力的必要刚度,而应令核心筒承担全部的地震剪力;我国现行规范对结构的层间位移角限值过于严格,分析其主要原因并建议大幅度放宽。     

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。     

带防屈曲耗能支撑建筑的抗震性能研究

防屈曲耗能支撑既能提供刚度,又具有良好的耗能能力,因此在结构抗震设计中常被采用。本文以昆明某中学教学楼工程为例,研究了设置防屈曲耗能支撑后,结构的地震响应。研究结果表明:在附设了防屈曲耗能支撑后,结构具有了良好的抗震耗能机制,结构主体的安全性得到提高。     

隔震技术在建筑抗震加固中的应用研究

钢筋混凝土结构是目前使用最为广泛的建筑结构形式之一.由于各种各样原因,我国存在相当一批钢筋混凝土结构有待加固改造,特别是70年代以前建造的基本没有考虑抗震设防的问题.常规抗震加固措施在加强结构的同时,也会增大结构所受到的地震力,很难协调好加固后结构的强度和延性两方面要求.本文以一抗震设防烈度为9度的4层待加固钢筋混凝土框架结构为算例,对比分析了柱加围套和增加剪力墙多个常规抗震加固方案与叠层橡胶垫基础隔震加固方案的加固效果,介绍了隔震加固的施工工序,部分构造措施以及设计要点.分析表明,叠层橡胶垫基础隔震加固可以大幅度降低上部结构所受的地震作用,极大地提高结构的安全性,是一种非常有效的建筑抗震加固措施.     

大型火电厂钢结构主厂房框排架结构抗震性能试验研究

为了解钢框排架结构的抗震性能,以位于抗震设防烈度8度区的某大型火电厂钢结构主厂房框排架结构为原型,按1∶10缩尺比例设计制作试验模型,并对其进行拟动力试验,研究该结构在地震作用下的加速度反应、位移反应、滞回特性、刚度和耗能性能。研究结果表明：钢框排架结构延性相对较好,具有较强的塑性变形能力。模型结构底层和第二层层间位移角较大,是模型结构的薄弱层。模型结构在三种地震波（El Centro波、Taft波、兰州人工波）的多遇地震以及El Centro波的罕遇地震作用下,层间位移角均满足我国现行规范要求。钢框排架结构体系可满足8度设防要求,具有良好抗震性能。