陈小燕[1]2007年在《建筑结构隔震体系地震反应特征与参数研究》文中研究指明基础隔震是近几十年来蓬勃发展起来的一种抗震设计方法,主要通过设置于建筑物底部与基础顶面之间的隔震装置,吸收并耗散地震能量等措施减小地震波向上部结构传递,从而大幅度降低地震对建筑物的反应。目前,国内外很多学者对基础隔震结构已做了大量细致而深入的工作,并且也建成了许多隔震建筑,提出了许多关于隔震结构的理论及设计方法。但是由于地震运动具有随机性的特点和阻尼机制的复杂性,仍有许多方面有待完善,特别是对隔震系统的各个参数之间的如何优化缺乏系统的理论。本论文采用平面及空间基础隔震结构弹塑性时程分析程序,针对建筑结构隔震体系的地震反应特征及参数进行了研究,主要工作如下:①编制了平面基础隔震结构弹塑性时程分析程序,设计了一个界面,方便用户的操作与使用,研究橡胶垫隔震结构的地震反应特点和规律,对隔震结构的时程分析结果和传统抗震结构的时程分析结果进行比较,阐述隔震结构的优越性;②采用空间计算模型针对建筑结构隔震体系进行了理论分析和计算,并与平面计算模型的结果进行了对比,通过单向、双向、叁向输入不同的地震波得到了隔震体系的叁维地震反应的特征;③采用弹塑性时程分析程序,研究了隔震系统自振周期、隔震系统阻尼比与结构阻尼比、地面运动频率、双线性恢复力滞回特性曲线的各种参数对隔震性能的影响,探讨了基础隔震结构的参数优化设计;④在上述工作的基础上,对基础隔震结构的抗震设计提出一些建议。
杨名流[2]2012年在《动力吸振及阻振统一分析方法研究》文中指出基础隔震和调谐质量阻尼器（TMD）同属被动控制的范畴，因其具有装置构造简单、无需外部能源供给和减振效果显着等优点而受到广泛关注和应用。研究表明，基础隔震与TMD同属被动控制体系，本质上都是动力学系统响应问题。因此，两类结构振动控制体系的分析方法应可以相互借鉴。基于此，本文结合现有TMD参数优化研究成果，针对基础隔震及TMD的参数优化问题主要做了以下两部分工作：(1)从简谐激励下两质点分析模型传递函数的幅频特性出发，以最小化主质点（主结构）层间位移传递率幅值为原则，本文提出了基础隔震体系的参数优化设计方法。基于该方法，本文推导得到无阻尼结构在仅优化主结构层间位移时的最优参数计算公式。在此基础上，通过数值拟合得到有阻尼结构在仅优化主结构层间位移及同时优化主结构和隔震层层间位移时的最优参数计算公式。基于两质点分析模型的研究成果，本文推导得到基于多质点分析模型的基础隔震体系在优化主体结构低阶振型位移时的最优参数计算公式，并通过实际工程算例验证了该公式的正确性。(2)从Kanai-Tajimi谱激励下两质点分析模型的动力响应均方值出发，以最小化主质点（主结构）层间位移或加速度响应均方值为原则，本文提出了同时适用于TMD结构振动控制体系及基础隔震体系的参数优化设计方法。基于该方法，本文分别以层间位移均方值和加速度均方值为优化目标，通过数值拟合得到TMD结构振动控制体系及基础隔震体系的最优参数计算公式，并以实际工程为例验证了公式的正确性。
王伟[3]2017年在《设备基础隔震的主子耦合系统地震响应分析》文中进行了进一步梳理工业设备的地震安全性关系到人们的生命财产安全和地震后生产的连续性。为减小地震作用对工业设备的破坏,许多工业设备采用设备基础隔震技术。实践表明,设备基础隔震技术能有效减轻工业设备的震害。结构和置于楼层之上的工业设备形成了典型的主子耦合系统,隔震装置使得主结构和子结构之间的动力相互作用更为复杂。全面分析设备基础隔震的主子耦合系统在地震作用下的响应,对于结构和工业设备的抗震设计具有重要的理论意义和工程应用价值。首先,建立设备基础隔震的主子耦合系统串联双自由度和串联多自由度两种动力计算模型,并建立运动方程对其进行求解。采用控制变量法,分析频率比、质量比和隔震装置阻尼比对耦合系统动力响应的影响规律。以减小耦合系统动力响应为控制目标,对耦合系统的位移方差、速度方差和加速度方差分别进行优化。最后,采用SAP2000有限元软件对设备基础隔震与设备基础未隔震的主子耦合系统模型进行模态分析,并分析隔震装置的刚度对耦合系统自振周期的影响。依据地震加速度反应谱特征周期和结构基本自振周期双指标选取地震波的方法选择叁条地震波,分别进行弹性和弹塑性时程分析,研究耦合系统的内力、变形和位移,并分析隔震装置阻尼比对耦合系统水平位移的影响。研究表明,质量比、频率比和隔震装置阻尼比是影响耦合系统地震响应的主要参数,其中,质量比影响较小且规律性较差,可以忽略。当频率比在0.50~0.60之间,且质量较小时,整个系统的响应可以得到有效控制。设备采用隔震基础后,耦合系统的前九阶自振周期会增大。当隔震装置刚度减小时,耦合系统的前叁阶自振周期增大且较为明显,但从第四阶自振周期开始,几乎不变。在多遇和罕遇地震作用下,设备采用隔震基础对主结构的基底剪力、楼层加速度和层间位移几乎没有影响,却可以明显减小子结构的水平加速度,增大子结构的位移。当增大设备基础隔震装置的阻尼比时,主结构的层间位移变化很小,但子结构的位移明显减小,并且其减小的趋势呈线性变化。本文的研究工作和结论对于工业设备减震设计具有一定的借鉴价值。
林云腾[4]2004年在《层间隔震结构工作机理研究》文中认为本文通过理论分析和数值计算研究了层间隔震结构的工作机理、地震反应规律;优化了影响层间隔震结构减震效果的主要参数;提出了层间隔震结构的设计思路。本文的研究发现,层间隔震结构的工作机理与隔震层的位置有很大关系:隔震层设置在较低位置时,其工作机理与基础隔震结构的相似;隔震层设置在较高位置时,其工作机理与调频质量阻尼器(TMD)系统的相似,两种情况下工作机理完全不同。研究还发现隔震层的水平刚度、位置和阻尼比是影响层间隔震结构减震效果的主要参数。一般情况下,隔震层的位置越低,水平刚度越小,阻尼比越大,结构的减震效果就越好。全文共分为4章。第一章:绪论。本章对层间隔震的定义、适用范围、特点以及研究现状进行了阐述;介绍了本文研究的主要工作内容、意义和方法。第二章:层间隔震理论研究。本章介绍了基础隔震结构和TMD系统的工作机理;建立层间隔震结构的动力分析模型和振动方程;采用随机振动分析方法,推导了层间隔震结构在简谐荷载作用下,上、下部结构的层间位移和绝对加速度反应的均方值解析表达式;最后,对表达式中的可变参数进行分析,总结层间隔震结构的工作机理。第叁章:层间隔震结构地震反应分析。本章确定了层间隔震结构多质点的计算模型,并建立其振动方程;选定地震波,并对地震波的峰值进行调整;最后,通过改变隔震层的水平刚度、位置和阻尼比等参数,输入不同地震波分别计算层间隔震结构的地震反应,并对计算结果进行分析,总结层间隔震结构的地震反应规律。第四章:层间隔震结构影响参数优化与设计。本章根据第二章的理论分析和第叁章的数值分析结果,提出影响层间隔震结构减震效果的主要参数及其参数的优化方法,并给出各种参数的最优取值;最后,还提出了层间隔震结构的设计思路。最后,对全文工作进行总结,归纳本文的主要结论。
叶昆, 骆江成, 朱宏平[5]2018年在《面向多级性能设防目标的铅芯橡胶隔震支座基础隔震结构优化设计及分析》文中研究指明根据我国现行建筑抗震设计规范的要求,对基础隔震结构设计时采用将隔震层与上部结构分离计算的方法(即分离式方法),这种方法没有将设防地震作用下的水平向减震系数和罕遇地震作用下的隔震层水平变形这两方面的性能要求同时考虑,难以获得最优的隔震支座力学性能的需求参数以及用于上部结构设计的水平向减震系数。为此,以铅芯橡胶隔震支座(LRB)基础隔震结构为研究对象,采用两自由度体系的简化模型,基于等效线性化和振型分解反应谱法推导了LRB基础隔震系统力学性能参数与水平向减震系数、隔震层最大水平变形之间的简化公式,参数分析中发现,存在一个临界屈服强度比(即铅芯屈服剪力与LRB基础隔震结构总重力的比值)使得水平向减震系数取得最小值,而且当取值大于该临界屈服强度比时,水平向减震系数和隔震层最大水平变形这两个性能指标相互矛盾,无法同时取得最优解,为此将优化目标取为两性能目标的线性组合,从而确定最优屈服强度比,并根据最优屈服强度比所对应的水平向减震系数进行上部结构设计,从而建立面向多级性能设防目标的LRB基础隔震结构优化设计方法。算例分析表明,按照上述优化设计方法所得到的水平向减震系数和隔震层最大水平变形与时程分析结果基本相符,说明该方法合理可行。通过对比分析认为,采用面向多级性能设防目标的优化设计方法所设计的LRB基础隔震结构即使在巨震作用下也具有良好的抗震性能。
杜永峰[6]2003年在《被动与智能隔震结构地震响应分析及控制算法》文中研究表明结构减震控制能有效减小地震对结构物造成的损害，已经成为广泛的共识。在所有已经开发的结构减震控制技术中，基础隔震概念简单、性能稳定、造价相对低廉，目前在世界范围内应用最广。但是，在被动隔震结构中，隔震层的位移响应往往较大。当地震激励较强时，隔震层的位移响应在很大程度上制约着隔震体系总体的工作性能。为此，国内外学者尝试将主动或半主动控制元件与隔震系统结合起来，构成所谓的智能隔震体系。对被动隔震结构的动力分析，首先要处理非比例阻尼问题；而智能隔震结构的动力分析，则首先要解决控制算法。此外，地震激励具有很强的不确定性，采用随机响应分析的方法可以更全面地反映隔震体系减震效果的统计特性。本文围绕被动和智能隔震体系的几个热点问题展开研究，主要做了如下几个方面的工作： 1) 隔震结构是一种非比例阻尼体系。本文揭示了基础隔震系统对非比例阻尼的解耦效应，指出基础隔震结构是一种特殊的非比例阻尼体系，建立了一般多自由度隔震结构的实振型分解算法。通过将所获得的计算结果用MATLAB软件包下的通用动力模拟工具Simulink进行验证，并与复振型分解法闭合解、用FORTRAN语言编制的Wilson-θ法的计算结果进行对比，证实本文方法用于最常见的基础隔震实际工程时域动力分析具有很高的精度。另外，利用本文的实振型分解法一般表达式，导出了双自由度隔震体系最大响应的估算模型，改进了Kelly建议的同类估算方法精度。直接模拟的结果表明，本文方法的结果更为合理。 2) 对于装有理想控制器的线性系统，最优控制算法是非常有效的理论工具之一，在土木工程中也有很多应用。但经典的最优控制理论用于结构地震响应控制时，Riccati方程一般要出现一个非齐次项，无法直接求解。现有的两种结构最优控制算法，都是在对问题做了简化处理后导出的。本文采用脉冲响应构造控制目标函数，利用最优控制模型中的伴随方程与状态空间方程形式上的相似性，提出了对偶动力系统的概念，解决了结构地震响应最优控制力的求解问题，建立了序列最优控制算法。与现有同类算法相比，本文算法不但建立模型的概念更合理，求解方式上更加严密，而且数值模拟结果表明，本文算法的控制力能更好地跟踪外部激励和响应的特征。在同等控制能量下，本文算法比同类算法更能有效地削减结构响应峰值，具有更高的减震效率，并且稳定性良好。同时，本文导出的最优控制力系数，用代数公式取代传统的Riccati微分方程的求解，使本文算法的计算效率也有了明显优势。 3) 在强震作用下，结构一般都要发生弹塑性变形，成为滞变体系。建立滞变体系的控制算法要比线性系统困难得多。然而，正是在大震下，结构的抗震成为突出问题，最需要采取控制措施，保护结构安全。因此，针对滞变结构建立控制算法，具有更为显着的工程意义。本文采用等效线性化的Bouc-Wen模型建立控制力的反馈关系，将序列最优控制算法推广到滞变结构中。数值模拟结果表明，与同类算法相比，本文“大震”控制算法同样具有更高的减震效率，并且在常见的控制权重范围内有较好的稳定性。本文还利用Potriagin极值原理，建立了考虑控制器出力饱和的最优控制算法模型，并针对作者承担的实际隔震工程的参数，对本文算法用于智能隔震做了较系统的对比分析，给出了考虑和不考虑控制器出力饱和的最优控制力峰值范围。 4)对被动隔震及智能隔震结构的随机响应分析做了探讨。采用虚拟激励法分析了不同功率谱模型、不同结构类型的随机响应，并结合Ly即unov迭代法及Monie carlo动力模拟对响应特征进行对比。结果表明，用双过滤白噪声地震功率谱比Taj而i.Kanai谱更适合于隔震结构和刚度退化型的非隔震结构随机响应分析，而本文算法比场apunov法更能方便地处理这种功率谱。 5)在智能隔震结构中，半主动控制器在某个时刻的开启及关闭一般是以该时刻耗能所需的力是否与控制器能提供的力性质相协调为判别依据的。本文建立了被动隔震和智能隔震的瞬时能量平衡关系。从新的角度定性分析了被动隔震和智能隔震体系的能量耗散与传输机理。借助于隔震体系的响应相位和耗能的关系提出了一个频域内定量的耗能表征指标，作为评判阻尼对隔震结构减震效率影响的一个附加指标。还将该思想延伸到智能隔震结构，用相位差定义了半主动控制器在频域中的开启及关闭的指示变量，满足了智能隔震结构随机响应分析的需要。 6)本文还介绍了实振型分解法在实际隔震工程动力分析中的应用，利用实际工程的参数对智能隔震系统的实现和在强震作用下的减震特性及参数范围进行了仿真分析:简介了作者主持的对迭层橡胶隔震支座在一20℃一50℃低温环境中的力学性能试验和作者参与过的一项智能隔震模型试验的概况，论述了与本文有关的一些主要结论。
周志远[7]2008年在《四种基础隔震系统结构地震反应控制效果分析》文中认为基础隔震是结构被动控制中的最重要的方法之一。它以崭新的概念进入建筑结构地震防护,正引起世界许多国家的重视。本文针对目前人们关注的基础隔震结构的动力分析方法及设计计算理论问题,详述了前人的主要研究成果,按照建立一套“理想的隔震系统—可靠的动力分析方法—合理的设计计算理论”这条主线,对原结构、LRB基底隔震系统、NZ基底隔震系统、R-FBI基底隔震系统及EDF基底隔震系统进行了理论建模和模型的数值计算分析。此外,本文采用MATLAB中的SIMULINK工具箱对原结构及四种不同基底隔震系统结构进行动态仿真分析,得出了各个系统的结构地震反应的影响。其中本文主要内容包括以下几个方面:1建立原结构、LRB基底隔震系统、NZ基底隔震系统、R-FBI基底隔震系统及EDF基底隔震系统模型,运用达朗贝尔原理建立其振动方程,并对相关参数进行探讨。2将推导出的振动方程写成状态空间形式,用MATLAB语言编制程序;采用SIMULINK工具箱建立动态仿真系统,并对阻尼矩阵的形成进行了讨论。3通过某叁层混凝土结构为实例,分析研究四种基底隔震系统与原结构的控制反应效果,并给出了Benchmark评估标准。分析结果表明这四种基底隔震系统对结构地震反应的控制是有效的。本文通过系统的理论分析和数值计算证明了LRB基底隔震系统、NZ基底隔震系统、R-FBI基底隔震系统及EDF基底隔震系统模型的可行性和有效性,为今后工程应用打下良好的基础。
张安安[8]2001年在《基础隔震结构隔震系统的参数优化研究》文中研究表明本文所研究的对象是具有双线性恢复力特性隔震系统的基础隔震结构。隔震系统参数 的变化对基础隔震结构的动力特性和动力反应有着重要的影响，因此对隔震系统参数的设 置也就直接影响了隔震效果。 本文首先对基础隔震结构按照剪切型连续粱进行研究，分析了隔震系统不同参数变化 对结构动力特性的影响。其次，结合基础隔震结构动力反应特点，采用双线型恢复力模型， 编制了基础隔震结构串联多质点体系弹塑性时程分析程序。根据隔震系统不同参数组合下 的弹塑性时程分析结果，研究了隔震系统不同参数的变化对基础隔震结构动力反应的影响， 并最终确定了隔震系统参数所对应的优化取值范围及其变化规律。 最后结合现行抗震规范，提出一种针对基础隔震结构隔震系统的实用设计方法一等效 侧力法。
吴晶波[9]2012年在《磁流变阻尼器在建筑结构基础隔震的应用研究》文中研究说明橡胶垫隔震结构在遭遇罕遇地震时，由于隔震层的位移过大，会引起隔震层的破坏。在加入常规被动阻尼器后，隔震层位移得到减小，但上部结构层间位移和加速度将要放大。隔震装置一旦被安装在结构中，它的固有特性就无法改变，无法对各种特性的地震激励都有很好的控制效果。近年来，结构振动控制的研究取得了很大的进展。磁流变阻尼器是一种性能优良的半主动控制装置，它最大的特点是能够根据结构的振动响应主动调节其自身参数，从而使阻尼器的制振效果达到最好。磁流变阻尼器与普通隔震装置结合使用是近年来隔震领域发展的方向之一。本文对隔震层设置磁流变阻尼器的智能基础隔震建筑进行了半主动控制研究，主要完成了以下几个工作：(1)综述了磁流变阻尼器的研究进展及现状，并对磁流变阻尼器在半主动控制研究中的前景进行了综合的评价。(2)对磁流变阻尼器的工作模式和力学模型进行了详细的研究，比较了多种磁流变阻尼器力学模型的优缺点，并根据其特点采用Bingham模型作为计算模型。(3)对磁流变智能基础隔震结构的振动控制理论、控制算法和控制策略进行了研究。(4)编制Matlab Simulink程序对设置磁流变阻尼器的基础隔震建筑进行模拟仿真，验证了在地震作用下设置磁流变阻尼器的智能基础隔震建筑减震的有效性。(5)对磁流变智能基础隔震建筑的设计方法和对磁流变阻尼器半自动控制系统中的计算机控制系统进行了详细介绍。
丁晓华[10]2006年在《基础隔震与加层减震结构随机响应、优化设计及等效地震作用取值的复模态法》文中指出目前，基础隔震结构、加层减震(TMD减震)结构正逐步应用于工程实际，以及在某些时候要考虑土与结构的相互作用，由于这些结构体系在动力荷载(如地震、风)作用下动力方程中的阻尼矩阵为非经典情形，甚至质量和刚度矩阵是非对称的，传统的实模态分析方法(振型分解法)不能使动力方程解耦，因此本文运用复模态分析方法分析了上述结构随机响应、优化设计和等效地震作用取值。主要内容如下： 1、本文运用复模态分析方法分析了基础隔震结构和加层减震(TMD减震)结构基于Clough-Penzien谱随机地震模型的随机响应，以及上述两种结构与结构地基相互作用体系基于非平稳随机激励下的随机响应；对于加层减震结构，本文据非线性随机振动理论对运动方程进行等效线性化，用复摸态法获得了等效线性方程的解析解。 2．在给定隔震装置参数取值范围约束和给定加层子结构位移响应不超过某一设计限值的动力可靠度约束的条件下，通过主体结构响应方差取极小值条件，直接确定控制装置的待定优化参数，实现主体结构的最优抗震设计，建立线性与非线隔震结构和加层减震结构基于动力可靠度约束的抗震优化控制设计的复模态法。 3、在国内外仅研究非经典小阻尼对称结构基于反应谱的地震作用取值方法的基础上，应用复模态理论，将非经典小阻尼结构基于反应谱的地震作用取值方法拓展到非对称质量、非对称刚度、非经典大阻尼结构的一般情况，初步建立了广义的非经典结构基于反应谱的地震作用取值方法，并将理论成果应用于基础隔震体系和加层减震(TMD减震)结构体系。
参考文献：
[1]. 建筑结构隔震体系地震反应特征与参数研究[D]. 陈小燕. 重庆大学. 2007
[2]. 动力吸振及阻振统一分析方法研究[D]. 杨名流. 哈尔滨工业大学. 2012
[3]. 设备基础隔震的主子耦合系统地震响应分析[D]. 王伟. 西安建筑科技大学. 2017
[4]. 层间隔震结构工作机理研究[D]. 林云腾. 福州大学. 2004
[5]. 面向多级性能设防目标的铅芯橡胶隔震支座基础隔震结构优化设计及分析[J]. 叶昆, 骆江成, 朱宏平. 建筑结构学报. 2018
[6]. 被动与智能隔震结构地震响应分析及控制算法[D]. 杜永峰. 大连理工大学. 2003
[7]. 四种基础隔震系统结构地震反应控制效果分析[D]. 周志远. 同济大学. 2008
[8]. 基础隔震结构隔震系统的参数优化研究[D]. 张安安. 西安建筑科技大学. 2001
[9]. 磁流变阻尼器在建筑结构基础隔震的应用研究[D]. 吴晶波. 西安科技大学. 2012
[10]. 基础隔震与加层减震结构随机响应、优化设计及等效地震作用取值的复模态法[D]. 丁晓华. 广西大学. 2006