赵亚敏, 苏经宇, 苏幼坡, 张玉敏[1]2006年在《底框基础隔震结构的叁维非线性时程分析》文中研究说明基于有限元理论,采用大型有限元分析软件SAP2000 Nonlinear建立了底部2层框架上部砌体非隔震结构和基础隔震结构的实体模型,并采用非线性时程分析法对此模型进行了3向(2个水平向和1个竖向)地震作用的地震反应分析．分析结果表明,底部2层框架上部砌体结构采用基础隔震技术后。结构的水平地震反应明显低于相应非隔震结构的水平地震反应．尤其是刚度突变的转换层,隔震后水平地震反应降低很多,但基础隔震结构的竖向地震反应有可能会增大,危及基础隔震建筑物的安全．
郭小东[2]2001年在《设有夹层橡胶支座的底框隔震结构的分析与研究》文中研究说明本文的研究对象是底框隔震结构的建筑物，采用夹层橡胶垫隔震支座，对其进行分析与研究。 论文对该隔震结构建立了有限元模型，并用时程分析法分析了橡胶垫隔震结构的受力特点、上部结构的位移反应特点等内容。理论计算的结果表明，隔震体系安全可靠，计算简便；隔震结构在水平地震作用下的位移反应以“整体平动”为主，结构的变形集中在隔震层。 论文对上部结构相同的隔震建筑和不隔震建筑的抗震效果进行了比较。研究表明，底框隔震结构采用橡胶垫隔震支座时具有明显的隔震效果，它能大大减轻结构的水平地震作用。隔震结构的基底剪力、上部结构的层间剪力、层间位移都远远小于不隔震结构的计算结果。 针对隔震结构在不同地震波下响应的特征和程度的不同，本文对隔震结构的长周期效应进行了分析和探讨，并提出了隔震结构时程分析计算时地震波选取的建议和方法。 在隔震结构的设计过程中，对上部结构的设计现有的实用设计方法是采用“水平换算烈度”的方法。本文对这种方法计算的结果与时程分析法计算的结果进行了比较，证明了采用“水平换算烈度”方法是合理的，并提出了一些改进的措施。 另外还对隔震结构的优化设计、经济性能等进行了分析与研究。
郭祥程[3]2017年在《多层钢框架结构基础隔震性能研究》文中研究表明近年来,基础隔震技术在建筑抗震方面的有效性和优越性已得到广泛的认可,它作为一种新的抗震理念在世界各国越来越普遍地应用于砌体结构、混凝土结构、钢结构的新建建筑物和旧建筑物加固改造中。目前我国隔震建筑的结构形式主要是多层砌体结构和钢筋混凝土结构,而至今钢结构隔震建筑仍相对较少。此外,目前我国的基础隔震技术尚处于推广应用阶段,隔震形式较为单一,隔震技术应用的建筑结构形式不够全面。迭层橡胶支座隔震系统是目前我国乃至世界范围内应用最为广泛的一种基础隔震形式。因此,文章基于有限元理论和动力学原理,对铅芯迭层橡胶支座基础隔震多层钢框架结构的抗震性能加以研究,为基础隔震技术在钢结构建筑中的应用和推广提供借鉴和参考依据,主要研究内容如下:文章结合一多层钢框架结构工程实例,根据规范和规程要求经计算选取了铅芯橡胶隔震支座的具体型号及数量,采用大型有限元分析软件SAP2000分别建立多层钢框架房屋的非隔震结构和铅芯橡胶支座基础隔震结构的空间叁维有限元模型,选取了叁条适用于III类场地的地震波,建立了快速非线性时程分析(FAN)工况。对非隔震结构和基础隔震结构分别采用线性动力时程分析法和非线性动力时程分析法,计算两种结构在不同地震波作用下的水平和竖向地震动力反应。对两种结构的周期、振型、层间剪力、基底剪力、层间位移和楼层加速度等进行了全面的对比分析。分析和研究结果表明:采用铅芯橡胶支座对多层钢框架房屋建筑进行基础隔震,上部结构的自振周期显着延长,主要振型为“整体平动”,平扭耦联效应减小,层间剪力、基底剪力、层间水平位移、楼层水平加速度等水平地震反应明显降低,楼层竖向加速度没有减小反而有所增大。总的来说,铅芯橡胶隔震支座对上部结构的水平地震作用减震效果明显,但无法隔离或减小竖向地震作用。研究验证了基础隔震技术在多层钢框架结构中的有效性,相信随着研究的进一步深入和工程应用的进一步推广,基础隔震技术必将在全面提高我国钢结构建筑抗震水平中发挥重大作用。
曾德民[4]2007年在《橡胶隔震支座的刚度特征与隔震建筑的性能试验研究》文中指出近年来，基础隔震技术的应用越来越广泛，同时一些新的隔震体系如混合隔震和智能隔震系统也受到了研究人员的关注。本文的研究工作主要包括叁个部分：1)隔震支座分析模型的归纳总结、隔震支座与结构柱串联系统和串联组合支座的水平刚度特性的理论和试验研究；2)铅芯橡胶支座隔震体系在多维地震动输入下的振动台试验；3)磁流变阻尼器+橡胶支座的智能隔震体系在单向水平地震动输入下的振动台试验。主要的创新工作和成果如下：1．在总结和讨论多个隔震支座和阻尼器分析模型的特点和适用性的基础上，着重分析了隔震支座与结构柱串联系统和组合支座水平刚度特性的计算方法，对典型参数的影响进行了分析。数值计算表明，由于在一般情况下柱的变形很小，结构柱与橡胶支座直接串联的做法是允许的；当橡胶支座的直径比较大时，应用组合支座有利于发挥其多遇地震作用下的隔震效果。2．对铅芯隔震组合支座的竖向和水平向的刚度特性进行了试验研究，比较了单个支座和组合支座的竖向刚度、水平等效刚度、等效阻尼比和水平屈服后刚度等特性，得出了组合支座的刚度特性主要由较小的支座决定，阻尼特性主要由较大的支座决定。研究表明铅芯橡胶支座中的铅芯在一定程度上增加了支座的剪切刚度，对弯曲刚度的影响则可以忽略不计，并按照这一结果给出了考虑铅芯修正的组合支座的水平刚度计算公式，通过理论公式的计算结果与试验实测值的比较，验证了理论公式的适用性。3．设计、完成了二分之一比例的叁层钢框架铅芯支座隔震模型在多维地震输入下的振动台试验，考察了在不同水准的地震波输入时，竖向和叁向地震动输入对水平隔震效果的影响和上部结构的竖向地震反应差异，发现多向地震动输入对隔震结构隔震效果的影响不能忽视，这一情况在抗震设计中应适当加以考虑。4．建立了由磁流变阻尼器+普通橡胶隔震支座的水平复合隔震体系的地震反应控制计算方法，控制算法包括经典线性最优控制(COC，Classic Optimum Control)、瞬时最优控制(IOC，Instantaneous optimum Control)、线性二次高斯法(LQG，LinearQuadratic Gaussian)，并对国内研制的MRF-04K磁流变阻尼器进行了性能试验，确认了其力学性能和参数。5．设计、完成了二分之一比例的叁层钢框架混合隔震模型在单向水平地震动输入下的振动台试验。通过试验，考察了在不同条件和情况下的被动控制和智能控制的隔震结构的水平隔震效果，论证了磁流变阻尼器+橡胶隔震支座这一水平复合隔震体系的实用性和各种控制算法的有效性。6．结合工程实例，论证了隔震减震复合技术在实际工程中应用的可行性和合理性，对隔震减震元件的选型、性能试验、施工安装等技术细节进行了讨论。实例分析表明，隔震减震复合技术在大型建筑中的应用还有很大的发展空间。
侯鹏[5]2003年在《夹层橡胶基础隔震结构动力分析》文中研究表明地震是困扰人类的一大自然灾害，减轻因地震造成的生命财产损失的主要途径是工程抗震。抗震设计的演变与改进正是人们对抗震设计理论深入研究和科学实践，不断总结和发展的认识过程。随着经济和社会的发展，对建筑抗震设计的安全性和实用性提出了更为严格的要求，特别是工业向高精度技术发展，采用传统的工程抗震设计方法有时不能适应工程实际的需要。为此，各国的地震工程学家开展了隔震、减震的理论研究和工程实践，并取得了迅速的发展。本论文设计了一7层的具有隔震层的框架结构并以此为研究对象，其中隔震层采用标准件的夹层橡胶隔震垫，通过建立叁维有限元分析模型，运用大型有限元分析软件—ANSYS对结构进行动力响应弹塑性时程分析，得出了结构在8度设防烈度下的常遇水平地震和罕遇水平地震激励下的响应特性、在双向水平地震波激励下结构的响应特性和在竖向地震波激励下结构的响应特性。总结出了一些在隔震结构设计时应该注意的问题。该论文的分析结果，为框架隔震结构的设计和普及提供了理论基础，对其它隔震结构的设计、分析有一定的参考价值，同时由于采用了空间分析模型，与假设条件较多的平面分析方法相比具有较大的优势，为广大的结构设计师提供一定的参考。本文的工作旨在通过对底框橡胶垫隔震房屋的分析和研究，揭示橡胶垫隔震结构的特性和优越性，完善隔震结构的设计方法，推动隔震技术在我国的发展和应用。
朱海华[6]2006年在《基于性能的隔震结构非结构构件抗震性能研究》文中指出非结构构件的地震安全性与人民的生命和财产的安全息息相关,世界各地的大量震害表明,在中等强度地震作用下,由于非结构构件破坏造成的经济损失可能远远大于由于结构破坏而造成的经济损失,此外,非结构的破坏也可能引起人员伤亡,因此,非结构构件的地震安全性越来越多的引起人们的重视。本文设计了叁个基础隔震的钢筋混凝土框架结构,分别代表低、中、高层建筑,其中隔震层采用标准件的夹层橡胶隔震垫,通过建立叁维分析模型,运用SAP2000软件对结构进行非线性时程分析,分析结果与前人研究试验结果分析对比,提出了非结构构件的抗震性能目标。本文不对主体结构进行研究,而是通过对主体结构变形和层间位移的分析,提出层间位移角与非结构构件的性能水平的关系。目的是为了帮助设计者安全有效地进行非结构构件的抗震设计,设计者可以根据非结构构件的量化性能目标,对不同的设计要求决定相应的性能目标。本文的分析结果为基础隔震结构非结构构件基于性能的设计提供了有价值的参考,旨在通过对非结构构件的抗震设计研究,推动隔震技术在我国的发展和运用。
王冬梅[7]2015年在《带铅芯橡胶隔震支座基础的框架结构隔震性能分析》文中进行了进一步梳理隔震技术是一种被动控制技术,当隔震层位于柱底和基础之间时称为基础隔震,而当隔震层位于一层与顶层之间时称为层间隔震。其中基础隔震技术隔震效果显着,在国外已得到广泛应用。基础隔震技术之所以能够有效减小上部结构的地震反应,是因为设置在首层柱底和基础的连接处的隔震装置可以发生较大的变形来消耗大部分地震能量。隔震结构良好的抗震性能和合理的经济性已经引起了国内结构工作者的高度重视,并面临着一个飞速发展的阶段。目前四川省已有超过100栋建筑采用了迭层橡胶隔震技术,凯德风尚是当时最大的隔震建筑群。目前,我国已建造2000余栋基础隔震体系建筑,其中昆明新机场是目前世界上最大的单体隔震建筑,在应用面积上于2008年首次超过了日本。本文从一个结构工作者的角度出发,首先介绍了隔震技术的国内外研究现状、隔震原理、隔震技术分类、隔震支座特性以及隔震技术的优越性和适用范围。然后从单质点和多质点隔震体系两种模型分析了隔震技术基本理论,对动力分析的一般求解方法作简要分析,对其整体动力平衡方程进行了推导和求解。最后利用SAP 2000软件分别建立某六层框架的隔震模型和非隔震模型,进行模态分析、设防地震烈度和罕遇地震烈度的动力时程分析。本文选用了两条实际强震和一条人工合成波进行时程分析。通过对比分析两个模型的顶点加速度等地震响应、振型图、周期、层间剪力、层间位移等地震响应,得到了隔震结构的减震规律。论文的取得的主要结论如下:(1)从隔震前后结构的周期对比可以看出,与传统抗震结构的自振周期相比,采用铅芯橡胶支座的基础隔震结构在地震作用下结构的自振周期得到了明显延长。隔震结构的自振周期得到延长使得结构的振周期远离了场地卓越周期,避开了地震波的高能频带,极大地减少了传递到上部结构的水平地震作用,大大提高了建筑结构的安全性。(2)从传统抗震结构和隔震结构的前叁阶振型图来看,在地震作用下两种结构的第一、二振型都是平动,传统结构的层间位移比隔震结构大很多;第叁振型两种结构均表现为扭转,不同的是传统抗震结构扭转变形大,而隔震结构的扭转变形小,主要发生在隔震层,隔震层发生了较大的变形消耗了大部分地震能量,切断了向上传递的地震作用,减震效果十分明显。(3)虽然抗震结构和隔震结构剪力差值很大,但是两种结构体系都表现出同一趋势:楼层越高剪力越小,减小率越大。隔震结构层间剪力约为抗震结构层间剪力的12%~35%。可见铅芯橡胶支座的隔震效果明显,值得推广,特别是在一些人口密集的地方推广,例如学校、医院、展览馆等。(4)本隔震结构的水平向减震系数为0.40β0.25,而本结构隔震后抗震设防烈度降低一度对应的水平向减震系数的范围为0.40β0.27,可见本隔震结构远远超出了抗震设防烈度降低一度的要求,理论上上部结构可以按照7(0.1g)来设计。(5)隔震结构的顶点加速度峰值约为传统抗震结构的1/2~4/5,而且隔震结构顶点加速度峰值的持续时间约为传统抗震结构顶点加速度峰值持续时间的一半,隔震效果显着,能够达到预期效果。(6)隔震结构的最大位移发生在隔震层,上部结构近似为整体平动。隔震结构的层间位移与传统抗震结构相比很小,且每一层的位移减少幅度不同,首层的层间位移减少率最小,顶层的位移减少率最大。总之,通过对比分析得出隔震建筑能有效减小结构的地震反应,铅芯迭层橡胶隔震支座具有良好的隔震效果。同时,由于隔震技术的专业性,其设计应由专门人员负责,并严格按照设计流程设计。为确保隔震建筑良好的隔震性能,需要制定相应的隔震建筑维护管理计划书,并严格执行。
陈尚鸿[8]2006年在《基础隔震结构在竖向荷载下的内力分析及伴生自由振动研究》文中研究指明基础隔震技术是种新型安全有效的被动控制减震技术。隔震建筑在基础和上部结构之间设置水平刚度较小的隔震装置,延长了结构的自振周期,远离场地的卓越周期,达到减少结构地震反应的目的。本文中对工程结构减震控制技术进行了简要的介绍,阐述了基础隔震结构的工作机理和发展现状,并对隔震结构两个关键问题进行了研究,一个是基础隔震结构在竖向荷载作用下的内力分布特点研究;另一个是基础隔震结构的伴生自由振动现象研究。主要的研究工作和结论有以下几个方面: 1、对竖向荷载作用下的基础隔震结构进行了内力分析,考察了不同影响参数变化下基础隔震结构内力分布的特点,并与非隔震结构的内力分布情况进行对比,结果表明,与非隔震结构相比,隔震结构底层柱子的弯矩值明显增大。 2、归纳出基础隔震结构在竖向荷载作用下的内力变化规律,提出了隔震影响系数的概念,推导出隔震影响系数的简化计算公式。算例表明,简化计算公式在一定条件下具有很高的适用性,这项工作为统一基础隔震结构在水平地震作用和竖向荷载作用下的计算方法奠定基础。 3、在已有研究工作的基础下,深入研究了简谐荷载和简谐地面运动作用下单自由度体系的位移反应、加速度反应和内力反应中的伴生自由振动反应情况,总结其中伴生自由振动的运动规律。 4、将小波变换的方法引入基础隔震结构的伴生自由振动分析中;对结构的位移反应、加速度反应和内力反应进行了小波分析,从总地震反应中分离出伴生自由振动成分,得出地震作用下基础隔震结构中伴生自由振动为总反应主要成分的结论。
张志公[9]2006年在《大底盘多塔楼结构基础隔震性能分析与研究》文中研究说明建筑结构基础隔震设计在国内外得到了极大的发展和应用,技术已经比较成熟,为工程防震减灾领域带来了新的思路和方法。大底盘多塔楼结构正在成为城市建设过程中被普遍采用的结构形式,但由于其结构复杂,在理论研究和工程设计中难点和疑点比较多。为了提高大底盘多塔楼结构在地震中安全性能,引入基础隔震技术,进行这种结构基础隔震设计的理论分析和研究是非常必要和有效的。目前这一课题的理论研究和工程实践基本处于初步探索阶段,没有形成完善的分析计算方法,本文针对这一课题进行了深入的分析和研究。 在隔震设计过程中,采用较多的是迭层橡胶隔震垫体系,在分析和计算中也是运用了这种隔震体系。首先建立了大底盘多塔楼结构体系的简化模型,利用有限元方法聚合出结构体系的特性矩阵;其次,进行了隔震层的力学性能分析,对其恢复力模型的非线性做了分析,计算中采用双线性模型;利用达朗贝尔原理建立了结构体系的动力方程,并讨论了方程求解的常用方法,分析推导出用于电算的计算公式,应用MATLAB语言编制了计算程序,通过工程算例对结构体系进行了动力时程分析计算,归纳整理出结构体系的动力响应结果,绘制出各动力反应曲线;对于结构体系各动力响应的计算结果进行了分析,比较了隔震与非隔震体系动力反应的差别,结果表明隔震体系具有明显的减震效果。 通过对大底盘多塔楼结构基础隔震与非隔震体系的分析研究,以及与该结构抗震性能的进行对比,本文指出对大底盘多塔楼结构进行隔震设计技术上可靠,分析计算思路清晰,操作简练,减震效果良好;经过探讨不同地震波作用下体系的动力反应和不同塔楼的动力反应,初步揭示了不同地震作用对不同结构的影响规律;同时提出了进行大底盘多塔楼结构基础隔震设计分析的相关建议。
白苗苗[10]2017年在《采用基础隔震的既有剪力墙结构动力性能研究》文中进行了进一步梳理针对我国至今仍大量使用的70年代建筑物,本文提出基础隔震方法对既有建筑进行隔震处理,以满足抗震规范要求,相对于传统的改变结构刚度的抗震加固方法,该方法避免了仅通过增大结构刚度来改善结构的抗震性能,并具有良好抗震受力特性,且可在不影响上部结构使用的情况下在地面以下进行施工,具有较高的理论价值和现实意义。本文在查阅已有结构隔震研究资料、隔震技术工程应用成果的基础上,针对既有剪力墙结构的结构特点,提出基础隔震处理方案及施工工艺作法。同时,对处于7度抗震设防的既有剪力墙结构进行基础隔震处理,及对原建筑进行8度抗震设防设计,并采用SAP2000有限元软件对二者进行时程分析,比较结构的动力性能特点。得到以下叁点研究结论:(1)由于基础隔震处理阻止了大部分地震能量向上部结构传播,使隔震处理后剪力墙结构较正常抗震设防剪力墙结构的自振周期延长了3倍之多,从而避开场地的卓越周期;(2)在相同地震作用下,基础隔震处理后剪力墙结构较正常抗震设防剪力墙结构层间剪力降低了3~4倍,层间位移降低了2~4倍,绝对加速度约为正常抗震设防剪力墙结构的20%~50%。表明基础隔震处理后的既有剪力墙结构具有很好的隔震、减震作用,保证主体结构的安全使用;(3)本文提出的基础隔震处理方案及相应的工艺作法和构造措施,可使隔震层发挥良好的水平隔震作用,使上部结构在隔震处理施工过程中仍可照常使用,其工程费用较抗震加固费用将有很大降低,取得良好的社会和经济效益。上述研究成果可为进一步研究既有剪力墙结构的隔震处理方法及隔震理论研究提供参考,并可供隔震处理工程设计及施工参考。
参考文献：
[1]. 底框基础隔震结构的叁维非线性时程分析[J]. 赵亚敏, 苏经宇, 苏幼坡, 张玉敏. 北京工业大学学报. 2006
[2]. 设有夹层橡胶支座的底框隔震结构的分析与研究[D]. 郭小东. 南京理工大学. 2001
[3]. 多层钢框架结构基础隔震性能研究[D]. 郭祥程. 华北水利水电大学. 2017
[4]. 橡胶隔震支座的刚度特征与隔震建筑的性能试验研究[D]. 曾德民. 中国建筑科学研究院. 2007
[5]. 夹层橡胶基础隔震结构动力分析[D]. 侯鹏. 西南交通大学. 2003
[6]. 基于性能的隔震结构非结构构件抗震性能研究[D]. 朱海华. 北京工业大学. 2006
[7]. 带铅芯橡胶隔震支座基础的框架结构隔震性能分析[D]. 王冬梅. 成都理工大学. 2015
[8]. 基础隔震结构在竖向荷载下的内力分析及伴生自由振动研究[D]. 陈尚鸿. 福州大学. 2006
[9]. 大底盘多塔楼结构基础隔震性能分析与研究[D]. 张志公. 兰州理工大学. 2006
[10]. 采用基础隔震的既有剪力墙结构动力性能研究[D]. 白苗苗. 西安科技大学. 2017
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