SBS沥青阻尼隔震垫性能研究

SBS沥青阻尼隔震垫是由SBS改性沥青防水卷材与钢丝网交替叠置组合而成的。在BS隔震垫的基础上改用SBS沥青阻尼隔震垫进行了试验研究。试验结果表明,SBS沥青阻尼隔震垫具有较高的承压强度和很大的阻尼比,其水平剪切刚度随着剪应变的增加而下降,具有明显的软化特性。同时,为考察新型隔震垫的隔震效果,运用有限元软件ABAQUS对采用SBS沥青阻尼隔震垫的隔震建筑物进行数值模拟分析。结果表明,隔震结构顶层的加速度响应减小了40%~50%。     

铅芯废旧轮胎隔震垫（LRTP）力学性能试验研究

针对“小震致灾”甚至“小震大灾”的我国村镇房屋,为提高其抗震能力,研发一种造价低廉、构造简单、施工简便、后期维护成本低的铅芯废旧轮胎隔震垫（LRTP）。通过铅芯废旧轮胎隔震垫（LRTP）和废旧轮胎隔震垫（RTP）竖向和水平向力学性能对比试验,详细分析研究了两者的竖向极限承载力、竖向压缩刚度、抗剪承载力、水平等效刚度和等效阻尼比等力学参数及破坏模式,得到铅芯废旧轮胎隔震垫（LRTP）的力学性能显著优于废旧轮胎隔震垫（RTP）,其中LRTP的抗剪承载力和极限剪应变显著高于RTP,且具有更强的耗能能力,其等效阻尼比接近工程常用的铅芯橡胶支座 (LRB) ,此外,LRTP造价低廉环保,故十分适合用于提高我国村镇房屋抗震能力,从而减少人员伤亡和经济损失。     

屋盖结构柱顶隔震技术的研究

根据屋盖结构的特点,提出柱顶隔震技术;随之,建立串联弹簧模型理论用于初步确定隔震垫参数,再使用非线性动力时程分析法进行详细设计。算例表明,屋盖隔震技术不仅大大降低了屋盖本身的反应,也有效保护了柱和基础等下部结构,而且屋盖侧移和隔震垫变形正常,因此柱顶隔震技术应用于屋盖结构是可行的。     

基础隔震结构隔震层水平性能设计研究

对于基础隔震结构,隔震层的水平刚度和阻尼比是其减震效率的关键因素。以成都博物馆为工程实例,以试验得到橡胶隔震支座的力学性能参数为基础,建立隔震与非隔震结构有限元计算模型。在多遇地震作用工况下和罕遇地震作用工况下,隔震层水平刚度在0.25～2.0倍实际工程隔震层水平刚度范围内,阻尼比在5%～30%范围内,对比分析结构层加速度、总剪力及总倾覆力矩的减震效率变化趋势,以及减震效率与隔震层水平刚度和阻尼比之间的对应关系。基于对比分析结果,对采用叠层橡胶支座的基础隔震结构,提出了不同隔震目标下隔震层水平刚度和阻尼比的建议取值范围。     

不同尺寸铅芯橡胶隔震支座力学性能的有限元分析

研究不同尺寸铅芯橡胶隔震支座力学性能的变化规律,为小比例隔震结构模型隔震层的相似设计提供依据。采用ABAQUS对不同尺寸的铅芯橡胶隔震支座进行有限元分析。在橡胶和薄钢板厚度按比例变化的情况下,分析了不同尺寸铅芯橡胶隔震支座在竖向荷载和剪切荷载作用下的力学性能,研究了竖向刚度、水平等效刚度、屈服后刚度、屈服剪力、等效阻尼比等随铅芯橡胶隔震支座尺寸的变化规律.分析结果表明:竖向刚度、水平等效刚度、屈服后刚度等随铅芯橡胶支座尺寸的增大而线性增大,等效阻尼比与铅芯橡胶支座的尺寸关系不大,支座屈服剪力与铅芯直径尺寸近似成二次抛物线变化的关系。     

底框砌体结构转换层隔震系统工作机理研究

层间隔震是在基础隔震发展过程中出现的一种新型减震技术。底框砌体结构在城市建设中应用广泛,这种房屋的特点是由两种承重和抗侧力体系构成的,但是这类房屋的抗震性能较差。通过把隔震橡胶垫放置在上部砌体与底层框架结构之间的隔震措施,依靠隔震层较大的变形和耗能能力,大大削弱了地震对建筑结构的影响。由于上部砌体的刚度比隔震垫与底层框架的刚度大得多,因此可以将隔震房屋模拟成具有两个自由度的系统。分析了此类房屋的动力特性,与隔震振型的参与系数相比,非隔震振型的参与系数是非常小的,隔震振型控制了系统的反应,得到了用来求解此类房屋动力计算的实用方法,探讨了组合阻尼比、刚度比及质量比的变化规律。为建立实用设计方法、推广层间隔震结构的应用提供了有效途径。     

铅芯夹层橡胶隔震垫各种相关性能及长期性能的研究

本文详细地研究了各种相关因素对中国铅芯夹层橡胶隔震垫力学性能的影响,同时还研究了中国铅芯夹层橡胶隔震垫的长期性能.研究包括竖向压力、频率、剪切变形、循环次数、温度对隔震垫刚度及阻尼等力学性能的影响;隔震垫的耐久性能诸如温度老化及徐变对隔震垫刚度、阻尼特性及极限变形能力的影响.研究还包括水平剪切及竖向低周疲劳试验对隔震垫力学性能的影响程度.     

层间隔震结构隔震垫的有限元模拟

与基底隔震相比 ,层间隔震结构的隔震垫不直接和地基相连 ,而是置于层间 ,这就带来了层间结构有限元分析的困难。如何模拟单元之间的隔震垫是层间隔震结构有限元分析的关键。提出了层间隔震结构有限元分析中隔震垫的有限元模型 ,并从静力、模态两方面进行了验证。由于层间结构的隔震层阻尼比一般较高 ,在对结构的模态分析中 ,使用了复模态方法。     

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。     

铅芯夹层橡胶隔震垫基本力学性能研究

本文详细地研究了中国铅芯夹层橡胶隔震垫的基本力学性能。基本力学性能主要包括隔震垫的竖向、水平特性及极限承载能力。竖向性能方面研究了隔震垫的竖向刚度及变形特性;水平性能的研究包括水平有效刚度和阻尼特性;极限承载能力研究包括隔震垫的压缩破坏、拉伸破坏及水平剪切破坏性能。试验研究结果与中国《夹层橡胶垫隔震技术规程》(草案)(1998年)及日本隔震构造协会(1996年)颁布的标准进行比较,结果表明:中国生产的铅芯夹层橡胶隔震垫的基本力学性能完全符合中国和日本隔震协会所颁布的标准。     

新型三维隔震装置力学性能试验研究

基于铅芯橡胶隔震垫、组合碟形弹簧和钢板阻尼器的各自力学性能特点,设计开发出一种新型的三维隔震装置,首先简要介绍了该三维隔震装置的组成构造和力学性能设计方法;通过一足尺三维隔震装置分别进行了水平向和竖向力学性能试验。试验结果表明,该三维隔震装置具有构造合理、传力机制明确等优点,在水平向和竖向都能够具有适宜的隔震刚度和阻尼耗能性能,并且在较大水平剪切变形时仍具有良好的整体稳定性。     

碟形弹簧竖向减震装置的性能试验研究

基础隔震技术是目前应用最广泛的结构控制方法,但是,目前这种技术只是最大限度地减少或隔离水平地震作用,而对竖向地震作用几乎没有影响。为改善隔震技术在隔离竖向地震中的限制,研制了一种由碟形弹簧和粘弹性阻尼器组合而成的碟形弹簧竖向减震装置,并对其进行了在静载和动载作用下的力学性能试验研究, 给出了该装置在竖向静力和动力作用下的等效刚度和阻尼比,建立了恢复力模型,试验研究表明,碟形弹簧竖向减震装置能有效的解决竖向大承载力和竖向阻尼的难题,力学性能优良且稳定,加工制作容易,是一种比较理想的竖向减震装置。     

设置阻尼负刚度系统的高层隔震结构地震响应分析

基于预压弹簧的变形受力特点设计了一种附带阻尼的负刚度系统，该系统通过预压弹簧的斜向变形出力可实现负刚度性能，并采用黏滞阻尼器提供阻尼性能。根据上述思想设计组装了负刚度模型装置并进行静力试验研究，基于试验结果提出了考虑弹簧刚度、弹簧长度、弹簧预压缩量的负刚度系统的力学模型，并进一步建立了负刚度隔震系统的动力分析模型，提出了负刚度装置的最优参数选取方法，指出了最优负刚度配比的选取由隔震支座的阻尼比决定。将所提出的负刚度系统应用于某高层隔震结构中并进行了动力分析，结果表明，附加负刚度系统不仅能够减小高层建筑在地震作用下上部结构的加速度响应、层间变形，而且可有效控制隔震层的位移响应，实现了在罕遇地震作用下同时降低上部结构的加速度响应和隔震层位移响应的目标。     

Improvement of near-fault seismic isolation using a resettable variable stiffness damper

A seismic structure isolated by a conventional passive isolation system is usually a long-period structural system; therefore, although its dynamic response may be effectively mitigated in a regular earthquake, the responses may be considerably amplified in a near-fault earthquake with long-period characteristics, due to the low-frequency resonant effect. In order to overcome this problem, a sliding isolation system equipped with a new type of the semi-active damper called a resettable variable stiffness damper (RVSD) is proposed in this study. An RVSD damper is similar to a conventional resettable stiffness damper, except that it has a variable stiffness part. By controlling the variable stiffness, the damper force provided by the RVSD will follow a target force that is determined on-line by a general, active control law. As a result, the RVSD damper is able to prevent the abrupt changes of the damper force that inevitably exists in a conventional resettable damper. The harmonic and seismic responses of an isolation system with the RVSD are studied numerically and compared with the other types of isolation systems. The simulated results demonstrate that the RVSD is able to attenuate the low-frequency resonance behavior of the seismic isolation system induced by long-period ground motions. As compared with an isolation system with a conventional resettable damper, the study shows that isolation with the RVSD is superior in reducing the acceleration response due to a near-fault earthquake, while maintaining its effectiveness in the suppression of the isolator displacement.     

串联隔震结构震损倒塌动态模型分析

建立了叠层橡胶隔震垫与地下室悬臂RC柱组成的串联隔震结构的有限元分析模型,编写了利用MSC.MARC软件生死单元二次开发UACTIVE程序来模拟隔震垫的失效,并分析了远场多维地震激励下不同长细比悬臂柱柱顶加连梁对结构响应的影响,同时分析了设置阻尼器控制隔震层位移后的结构地震响应。分析表明:通过生死单元二次开发程序可以有效地模拟隔震垫破坏;实际工程中常规的长细比悬臂柱柱顶加连梁对串联隔震结构的响应影响微小;隔震层增设非线性阻尼器可以控制位移且不影响多遇地震下的隔震效果。     

水平-竖向复合隔震装置的性能试验研究

提出了一种水平-竖向复合隔震装置,设计了试验模型,通过力学性能试验检验试验模型的刚度和阻尼性能,验证了设计理论,并且分析了复合隔震装置在不同加载频率、预压平衡位置和振幅时的刚度和阻尼性能,碟形弹簧竖向减震装置和铅芯橡胶垫的性能对复合隔震装置性能的影响。结果证明,此复合隔震装置具有合适的水平和竖向的刚度和阻尼,性能稳定,是一种较好的隔震装置。     

梁柱-支撑式胶合木框架的抗震性能试验研究

为实现刚柔并济的高层胶合木结构,分别构造刚度单元和阻尼单元。刚度单元为碳纤维加固的带人字形木支撑的木框架单元,阻尼单元为刚度单元基础上增设金属阻尼器的木支撑框架单元。文章分别对一榀单层单跨刚度单元和阻尼单元进行低周往复荷载试验,阻尼单元中金属阻尼器失效后,通过焊接钢板的方式对震损阻尼单元试件进行修复,并进行与前期相同的低周往复加载试验,分析了木框架试件的破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、强度退化、刚度退化、耗能能力等抗震性能。研究表明：碳纤维加固的木支撑不会出现失稳和劈裂破坏;增设金属阻尼器的阻尼单元滞回环更加饱满,延性系数较刚度单元提高2.68%～19.2%,显著改善了刚度单元存在的木材构件破坏现象,有效保护了木支撑与梁柱框架;阻尼器失效后,修复后的阻尼单元试件仍持有与刚度单元相当的刚度与承载力,说明阻尼器作为第一道防线破坏后,木框架仍具有一定的抗震性能,形成了以阻尼器为第一道防线,支撑-框架作为第二道防线的二道抗震防线体系。     

铅芯橡胶阻尼器性能研究

通过不同位移幅值、不同频率和不同循环的加载试验，研究了铅芯橡胶阻尼器的工作性能。根据试验所得各个工况的滞回曲线，计算了铅芯橡胶阻尼器的等效刚度和等效粘滞阻尼比，并提出了其等效刚度的计算公式。研究表明，铅芯橡胶阻尼器的等效刚度和等效粘滞阻尼比受加载频率影响不明显；且阻尼器在经历疲劳荷载后，其等效刚度略有下降，等效粘滞阻尼比维持不变，说明铅芯橡胶阻尼器的工作性能稳定，能够应用于结构的消能减震设计。     

形状优化的装配式剪切型金属阻尼器力学性能研究

为了解决剪切型金属阻尼器应力集中和焊接区的热应力影响问题，提高其耗能效率，提出一种采用等应力线优化形状的装配式剪切型金属阻尼器。根据弹塑性力学J2理论寻找在一定外力条件下的等应力线，以等应力线同时进入屈服为条件设定剪切型金属阻尼器耗能片形状，并进一步推导了供设计使用的阻尼器初始刚度与承载力的计算式；建立了阻尼器的精细有限元数值模型，以模拟其低周往复加载的力学性能，分析阻尼器的变形模式与耗能能力，并进行了4个阻尼器的拟静力试验研究。试验与数值分析结果表明：提出的阻尼器初始刚度与承载力计算式的计算值与数值分析和试验结果吻合较好；形状优化阻尼器具有良好的低周疲劳性能与稳定的耗能能力；与未优化阻尼器相比，形状优化剪切型金属阻尼器的塑性变形分布更加均匀，最大累积等效塑性应变明显减小；采用全螺栓连接，易于更换。     

联肢剪力墙连梁阻尼器伪静力试验研究

连梁阻尼器属于平面内屈服型软钢阻尼器。通过对11个连梁阻尼器进行伪静力试验研究,结合试验现象及力-位移关系曲线对各型号连梁阻尼器的屈曲和破坏状况观察,判断其工作性态。采用数据拟合法对伪静力试验数据分析得到连梁阻尼器的双线性刚度、极限承载力和等效阻尼比的经验公式,为工程设计提供阻尼器的力学特性和本构关系。文中采用的研究思路为：提取试验结果,有限元模拟、调参,以调参后的有限元模型的解作为精确解,虚拟多种型号阻尼器,计算双线性刚度、极限承载力,回归经验公式,并确定阻尼器耗能能力评价标准。通过伪静力试验得出：双列孔连梁阻尼器的滞回性能良好,呈现整体屈曲;建议采用孔间柱长宽比α>2.5,两列孔的列间距与孔间距之比γ≥1.0,开孔率p∈［5%,20%］的双列孔连梁阻尼器。图19表5参9