某首层柱顶隔震结构动力特性测试研究2011
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学习《建筑抗震设计规范》GB50011-2011的体会
学习《建筑抗震设计规范》GB50011-2011的体会一《建筑抗震设计规范》GB50011-2011增加或调整的主要内容1．将Ⅰ类场地细分为Ⅰ。
和Ⅰ₁两个亚类。
2．调整了场地土液化判别的深度范围和判别公式，增补了软弱黏性土层的震陷判别方法及相应的处理对策。
3．增加了抗震性能设计的原则规定、大跨屋盖结构、单建式地下建筑结构等抗震设计内容、相应增加了地震作用的计算要求，补充了多向、多点输入计算地震作用的原则规定。
4．改进了地震影响系数曲线（反应谱）的阻尼系数和形状系数，补充完善了竖向地震作用的计算方法，并补充了竖向地震影响系数取值的规定。
5．补充了8度（0.30g）现浇钢筋混凝土结构房屋的最大适用高度及6度、7度（0.10g）区、高度小于24米、不设置抗震墙的板柱-框架结构的相关规定。
6．修改了框架-抗震墙结构剪力调整系数以及与“强柱弱梁、强剪弱弯”原则有关的框架内力调整等相关规定，补充了对框架结构楼梯间的相关规定。
7．取消了内框架砖房的相关规定，修改了多层砌体房屋的层数和高度限值、抗震墙墙间距、底部框架-抗震墙房屋的结构布置、墙体受剪承载力验算、构造柱布置、圈梁设置、楼屋盖预制板的连接要求、楼梯间的构造要求等规定。
8．补充了底部框架-抗震墙结构的过渡层要求、上部为混凝土小砌块墙体的相关要求、底框部分框架柱的专门要求等规定。
9．补充了7度（0.15g）和8度（0.30g）钢结构房屋最大适用高度，修改了钢结构的阻尼比取值、承载力抗震调整系数、地震作用下内力和变形分析等相关规定，增加了关于钢结构房屋的抗震等级的规定，并补充了相应的抗震措施要求。
10．修订了单层钢筋混凝土柱厂房可不进行抗震验算的范围、补充完善了柱间支撑节点验算要求、单层钢结构厂房防震缝及阻尼比的相关规定。
11．修订了大跨空旷房屋砖柱的适用范围、增加7度（0.15g）时钢筋混凝土柱和组合砖柱的构造要求。
12．调整了隔震和消能减震房屋的适用范围，修改了水平减震系数的定义及相应的计算和构造要求，以及消能部件性能检验要求等规定。
首层薄弱层框架结构的柱顶隔震性能分析
ＷＵ Ｙｎ—ｉ ｇＱ ｉＹ Ｎ Ｘ ｅｙａ ｉｇｘ ｎ ， Ｉ ， Ａ ｕ—ｕｎ ｏ Ａ
（ ｃｏｌ ｆ ｉｌ ｎｉ ｅｉｇ Ｆ ｚｏ ｎｖｒｔ，ｕｈｕ３ ０ ０ ， ｈ ａ Ｓｈｏ ｏ Ｃｖ ｇ ｅｒ ，ｕｈｕＵ ｉｅ ｉ Ｆ ｚｏ ５ １８ Ｃ ｉ ） ｉＥ ｎ ｎ ｓｙ ｎ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｋ ｎ ｒ ｃｉ ａ ｖ －ｔｒ ｒ ｍｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ａ ｋ ｒｕｎ ｎ ｈ ｒｔ ｏ ｒｉ ｐｅ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ — ｔ ａ ｔ Ｔａ ｉ ｇ ａ ｐ ａ ｔｃ ｆ ｅ ｓｏ ｙｆａ —ｔｕ ｔ ｒ ｓｂ ｃ ｇ ｏ ｄ ａ ｄ ｔ ｅ ｆ ｓ ｏ ｓｏ ｎ； ｅｆ ｒ ｎ ｅａ ｌｉ ｉ ｆ ｌ ｎ ｌｓｓ ｆｒｔ ｅ ｆ ｔｆｏ ｒｗｅ ｋ ｓｒ ｃｕ ｅ ｉ ａ ｒｅ ｕ ， ｎ ｗｈｉｈ ｆｒｔｆｏ ｒｉｏａ ｉｎ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｓａ ｐ ｉｄ． ｍｅ ｈ ｓｏ ａｙ ｉ ｏ ｈ ｒ － ｏ ａ ｔｕ ｔ ｒ ｓ ｃ ｒｉ ｄ ｏ ｔ ｏ ｃ ｓ— ｏ ｓ ｌ ｔｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｐ ｌｅ Ｔｉ － ｉｔ— ｉ ｓ ｌ ｉ ｌ
ｌ ｒｗｅ ｋ ｆａ —ｔ ｔｒ ｉ ｃ ｅ ｓ ｈ ｅｏ ｆ ｏ ａ ｒ ｍｅ ｓｒ ｃｕ ｅ，ｎ ｒ ａ ｅ ｔ ｅ ｄ ｆ ｒ ａｉｎ ｃ ｐ ｃｔ ｆｔ ｅ ｆ ｓ ｏ ｒａ ｄ ｃ ａ ｇ ｎ ｍｐ ｏ ｅ ｔ ｅｆ ａｕ ｅ ｆ ｏ ｕ ｍ ｔｏ ａ ａ ｉｙ ｏ ｈ ｉ ｔｆ ｏ ｎ ｈ ｎ ｅ ａ ｄ ｉ ｒ ｖ ｈ ｅ ｔ ｒ ｓｏ ｒ ｌ
ｒ ｎ ｙ ｅ ｒｔ ｅ ｓｒ ｃｕ ｅ ｈ ｗ ｄ ｔ ａ ｉ ｒｔ ｎ ｒ ｄ ｃｉ ｎ ｅｆｃ ｆｔ ｅ ｓ ｐ ｒ ｔ ｃｕ ｅ ｉ ｂ ｉｕ ｎ ｅ ｅ ｒ ｅ ｙ ａ ａ ｓ ｓ ｆ ｈ ｔ ｔ ｒ ｓｓ ｏ ｅ ｔｖｂ ａｉ ｅ ｕ ｔ ｆ ｔｏ ｈ ｕ ｅ ｒ ｔ ｒ ｓ ｏ ｖ ｏ ｓｕ ｄ ｒ７ ｄ ｇ ｅ ｌ ｏ ｕ ｈ ｏ ｏ ｅ ｓｕ
隔震结构特性测试研究
橡 胶隔震 支座 （ Ｇ值 为 ０ ５ ／ ｍ ） 低 硬度 橡 胶 支座 ． ５Ｎ ｒ 、 ａ
上 安装 千斤顶 ， 千斤 顶最 大推 力 ４００ｋ ０ Ｎ作用 下 ， 隔震 层 变形 为 １ ｍ。千 斤 顶 卸 载 后 ， 试 隔振 结 构 的 自 ０ｍ 测 由衰减 的 自振频 率 、 型 和振 型 阻 尼 比。隔 震层 加 载 振
９啪 ６ Ｄ ∞ Ｚ ３ ｏ ０Ｏ
０
．
可知 ， 隔震结 构 的一阶振 型 基 本 为平 动 ， 构顶 层加 速 结 度 放 大系数 为 １ １ 。从 图 ７ 图 ８可知 ， 构 的卓越 周 ．９ 、 结 期为 １， ｓ因隔震 结 构 阻 尼 较 大 ， 构 的振 动 衰 减较 大 。 结 所 测得 的卓 越周 期 １ ｓ为衰 减过 程 中对应 的周 期 ， 并非 是初 始位 移对 应 结 果 ， 由此 可知 ， 当设 防 地 震作 用 时 ， 隔震 层发 生较 大 变 形 ， 隔震 结 构 的卓 越 周 期 会 进 一 步 延长 ， 而减 小上部 结构 的地震 作 用 ， 从 达到 保 护结 构安
维普资讯
振
第２ ６卷第 ３期
动
与
冲
击
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡ￣ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣ Ｓ Ｋ
隔 震 结 构 特 性 测 试 研 究
魏 陆顺 周福霖 陈建秋 任 珉 夏 一， ， ， ，
（ ．哈尔滨工业大学 ， １ 哈尔滨 １０ ０ ；２ ５ ０ １ ．广州大学 ， 广州
关键词 ：隔震结 构 ， 低硬度橡胶支座 ， 动力特性 ， 振动测试
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ７ Ｕ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ
自 １９ ９４年建 成我 国首座 橡 胶支 座 隔震 结 构 以来 ， 新 型隔震 支座 的开发 和 隔震 结 构在 我 国的工 程 应用 得 到 了较好 的发 展 。我 国较 成 熟 的 隔震 支 座包 括 中硬度
上 安装 千斤顶 ， 千斤 顶最 大推 力 ４００ｋ ０ Ｎ作用 下 ， 隔震 层 变形 为 １ ｍ。千 斤 顶 卸 载 后 ， 试 隔振 结 构 的 自 ０ｍ 测 由衰减 的 自振频 率 、 型 和振 型 阻 尼 比。隔 震层 加 载 振
９啪 ６ Ｄ ∞ Ｚ ３ ｏ ０Ｏ
０
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可知 ， 隔震结 构 的一阶振 型 基 本 为平 动 ， 构顶 层加 速 结 度 放 大系数 为 １ １ 。从 图 ７ 图 ８可知 ， 构 的卓越 周 ．９ 、 结 期为 １， ｓ因隔震 结 构 阻 尼 较 大 ， 构 的振 动 衰 减较 大 。 结 所 测得 的卓 越周 期 １ ｓ为衰 减过 程 中对应 的周 期 ， 并非 是初 始位 移对 应 结 果 ， 由此 可知 ， 当设 防 地 震作 用 时 ， 隔震 层发 生较 大 变 形 ， 隔震 结 构 的卓 越 周 期 会 进 一 步 延长 ， 而减 小上部 结构 的地震 作 用 ， 从 达到 保 护结 构安
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振
第２ ６卷第 ３期
动
与
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隔 震 结 构 特 性 测 试 研 究
魏 陆顺 周福霖 陈建秋 任 珉 夏 一， ， ， ，
（ ．哈尔滨工业大学 ， １ 哈尔滨 １０ ０ ；２ ５ ０ １ ．广州大学 ， 广州
关键词 ：隔震结 构 ， 低硬度橡胶支座 ， 动力特性 ， 振动测试
中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ７ Ｕ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ
自 １９ ９４年建 成我 国首座 橡 胶支 座 隔震 结 构 以来 ， 新 型隔震 支座 的开发 和 隔震 结 构在 我 国的工 程 应用 得 到 了较好 的发 展 。我 国较 成 熟 的 隔震 支 座包 括 中硬度
柱顶隔震技术在首层薄弱层框架结构中的应用
（ ． ５ｇ ， Ｏ １ ） 距场 地 １ ｍ 内无发 震 断层 ； 地类 别 ０ｋ 场
混 凝土 强 度 等 级 ， ２层 柱 及 以 下 的 结 构 构 件 为
Ｃ ０ 其余 为 Ｃ ５ 因隔震层 位 于首层柱 顶 ， 出了 ３， ２． 超
《 筑抗震 设计 规范 》４（ 建 ［ 简称 《 １ 规 》 中“ Ｏ抗 ） 宜设 置 在结构 第 １层 以下 部位 ” 的规 定 ， 以进行 了专 所
作 者 简 介 ： 应 雄 （ ９Ｏ ） 男 ， 吴 １７ 一 ， 副教 授 ， 究 方 向为 结 构 减 隔 震 ． 研
基 金 项 目 ：福建 省 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （０ １Ｏ １ ７ ； 建 省 住 房 和 城 乡 建 设 厅 科 技 研究 开 发 项 目（０ ９ ４ ） ２ １Ｊ ５ ２ ）福 ２ ００ ２
用下 ， 结构首 层 或底 部 薄 弱部 位 产 生 较 大 的弹 塑
ｆ ｈｅ ｆｒ ｔｆｏｏ ｅ ｋ ｆａ ｅ ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｒ ａ ｒｅ ｕｔ ｏ ｏｒｔ ｉｓ— ｌ ｒｗ ａ ｒ ｍ － ｔ ｕ ｔ ｅ ａ ｅ ｃ ｒ ｉｄ ｏ ， ｎ ｗｈｉｈ ｆｒ ｔｆｏ ｓ ａ ｉ ｅ ｈｎ ｏｇ ｓａｐ ｉｄ ｕ ｃ ｉｓ— ｌｏｒｉｏｌｔｏｎ ｔ ｃ ｏｌ ｙ ｉ ｐｌｅ ｎ—
由于背景 工程首 层架 空 ， 本没 有墙体 ， 基 上部 ４层填 充墙 较多 ， 结构 的层 抗侧 刚度 具 有 明显 “ 上 刚下 柔 ” 的特 点 ， 因此 首层 可 确 定 为薄 弱层 ¨ ． ４ 文 ］
隔震 技术 的减 震 机理 基 本 接 近 于基 础 隔 震
Hale Waihona Puke ， 献 Ｅ］ ｓ 的研究 表 明 ， 在地 震 作 用 下 ， 弱层 层 间 位 薄 移 角将 急剧增 大． 历次震 害也 表 明 ， 在强 烈地震 作
混 凝土 强 度 等 级 ， ２层 柱 及 以 下 的 结 构 构 件 为
Ｃ ０ 其余 为 Ｃ ５ 因隔震层 位 于首层柱 顶 ， 出了 ３， ２． 超
《 筑抗震 设计 规范 》４（ 建 ［ 简称 《 １ 规 》 中“ Ｏ抗 ） 宜设 置 在结构 第 １层 以下 部位 ” 的规 定 ， 以进行 了专 所
作 者 简 介 ： 应 雄 （ ９Ｏ ） 男 ， 吴 １７ 一 ， 副教 授 ， 究 方 向为 结 构 减 隔 震 ． 研
基 金 项 目 ：福建 省 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （０ １Ｏ １ ７ ； 建 省 住 房 和 城 乡 建 设 厅 科 技 研究 开 发 项 目（０ ９ ４ ） ２ １Ｊ ５ ２ ）福 ２ ００ ２
用下 ， 结构首 层 或底 部 薄 弱部 位 产 生 较 大 的弹 塑
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由于背景 工程首 层架 空 ， 本没 有墙体 ， 基 上部 ４层填 充墙 较多 ， 结构 的层 抗侧 刚度 具 有 明显 “ 上 刚下 柔 ” 的特 点 ， 因此 首层 可 确 定 为薄 弱层 ¨ ． ４ 文 ］
隔震 技术 的减 震 机理 基 本 接 近 于基 础 隔 震
Hale Waihona Puke ， 献 Ｅ］ ｓ 的研究 表 明 ， 在地 震 作 用 下 ， 弱层 层 间 位 薄 移 角将 急剧增 大． 历次震 害也 表 明 ， 在强 烈地震 作
隔震结构动力特性及响应对计算模型参数的敏感性研究_曹加良
数；n 为上部结构总层数；p 为等效成质点 1(如
图 1(a))的上部结构层数；mj 为上部结构第 j 层的质 量；mb 为隔震层质量，包括隔震层的隔震装置质量
170
工程力学
及隔震层顶板质量；kb 为隔震层水平刚度；keq,i 为 隔震层第 i 个隔震支座的等效水平刚度；Teq,2 为上 部结构的 p+1 层~n 层组成的子结构体系的基本周 期；Teq,1 为上部结构的 1 层~p 层以及隔震层组成的 子结构体系的基本周期。
3) 基础隔震结构隔震层采用的支座为高阻尼 橡胶隔震支座或铅芯橡胶隔震支座。
4) 基础隔震结构上部结构质量中心和隔震层 的刚度中心基本重合，不考虑扭转变形影响。
5) 上部结构各层楼板和楼盖为无限刚性板，不 考虑大底盘多塔、多塔连体及错层结构。 1.2 简化计算模型
基于以上基本假定及一些等效准则[4,8,11]，如振 型周期、基底弯矩、基底剪力、基底位移、顶层位 移等等效准则，根据隔震层质量和上部结构质量在 两质点系简化计算模型质点上的分配情况，已经提
质量 2 质量 1
M2 K2c2 M1
K1c1
上部结构 隔震层
M2 K2c2
M1 K1c1
(a) 双质点模型 1 (b) 双质点模型 2 图 1 基础隔震结构简化计算模型
Fig.1 Simplified calculation models of base isolated structures
2 简化计算模型 1
施卫星(1962―)，男，上海人，教授，工学博士，主要从事工程抗震、结构健康监测研究(E-mail: swxtgk@)； 刘文光(1968―)，男，呼和浩特人，教授，工学博士，主要从事工程结构减隔震研究(E-mail: liuweng8@).
结合实例探索高层建筑结构动力检测及其抗震性能
统的第 Ｐ个 自由度 和第 ｋ个 自由度 的响应之 间互谱密度 函数 。 当 Ｄ ｋ时 ，即得到系统在 第 Ｐ个 自由度上 响应 的 自谱 密度 函数 ＝
⑦ｔ 为计时器 时间， 由证书给 出的误差为± ． ％， ｔ ０ ２ 按矩 形分 ０
布 考 虑 ， ） ００ ２ ｕ（ ＝ ．１ ％。 ｔ 灵 敏 系 数 为 ｉｒ ） （： Ｃｔ × × －． ４ １ ０９ ５ ｃ ９
２ 现场 检测及数据分析
２１ 数 据 分析 方法 ．
结构的动力特性包括 自振频率 、 阻尼 比和振型 ， 是结构在 地 震 中响应 的决定性 因素 ， 也是进 行抗 震验算和 设计的重要指标 。 同时， 可 以反映结构 的刚度 的分布情况 ， 它 与理论 计算相 比较 ，
所产 生的随机加速度响应 ａ ｔ和 随机激励 ｆｔ的功率 谱密 （ ） （ ） 度 矩阵关系式如 下：
４． ２ｘ１ ３ ０－
＝
（） ４ 扩展测量不确定度 取 ｋ ２ 则扩展不确 定度 为 Ｕ ｋ ｕ＝ ｘ ． １ ８４ １。 ＝， ＝ ｘ ｃ２ ４ ｘ ０ ＝ ．ｘ ０。 ２ 。
・ ３
质检・ 研究 Ｓ （） ｗ 。研究表明： 当各个模 态的 自振频率分的较开 ， 且结构 阻 尼 比较 小 时 ， 型 之 比可 由下 式 得 出： 振
参考文献
［Ｊ ８—０６皂膜流量计检定规程． 国计量出版社 １Ｊ ５６ ２０ ］Ｇ 中 勤 幢 不确定度分析’ 池 中国计量 出版祉 王
（） ３ 合成标准 不确 定度
由于各标准不确定度分量无关 ，所 以测量 结果的合成标准
不确 为：
：
、ｃ （）＋ （）＋ｒ（）＋ｒＣ） ［ ］［ｒ。 ＋ ㈩］ ／ Ｅ］［ ］［ｒ ］［ｒｓ ｃ （） ｅ （） ［ ［ ｃ Ｖ Ｃ ｅ Ｃ Ｐ ｒ Ｐ】 １ ｕ ｕ Ｕ ＵＯ ｕ ＋ Ｕ ２ Ｕ
某隔震结构动力特性的理论分析与脉动测试
１ 基金项 目 国家 自然科 学基 金资助 项 目 （０７ ０２ ５４ ８４ ）
［ 收稿 日期 ］２０ ．１１ ０７１．８ ［ 者简 介］贾 洪 ，男 ，生于 １６ 作 ９ ６年 。北京 工业 大学土 木 工程专 业硕 士 。中铁 建设 集 团有限 公司 总工程 师 、教授 级 高工 。 主 要研 究领域 ：工 程隔 震 。
Ｄｅ ． ２ ０ ｃ ．０ ７
贾洪 ，徐茂 义，闰维 明，李振 宝，２０ ． 隔震结构 动力特性 的理论 分析与脉动 测试 ． ０７ 某 震灾防 御技术 ，２ （ ） ８－３０ ４ ：３４ ９．
某 隔震结构 动 力特 性 的理论 分析 与脉 动测试
贾 洪 徐 茂义 闫维 明
１０ ２ ００ ２
动力特性 ，为今后类似结构 的设计积累 了资料 。
１ 隔震 结 构 动 力特 性 理 论 分 析
采 用三 维有 限元 结构 分析 程序 Ｓ Ｐ ００进 行 隔震 结构动 力特 性 的理论 分析 。建 模 时考 Ａ ２０ 虑 了地下 室部 分 以及 地基 土 和结 构相 互作 用 ，对 隔 震层 乃至 上部 结构 的影 响 。其 中地下 室周 围土 体为 地下 室 的侧 壁 提供 了一 定程度 的刚度 ，既不可 忽略 不计 ，也 不 可按 固定端 处理 ，其 结果 对隔 震结 构动 力分 析均 有一 定程度 的影 响 。因此 ，为 了全面 把握 隔震 结构 的特 性 ，本文 建立 了包 括地 下室及 其 周 围土体 的整 体结 构模 型 ，以便准 确 反应 隔震 结构 的动 力特 性 。 由于地下 室 的抗侧 刚度 远大 于 上部结 构抗 侧 刚度 ，故在 建模 中考 虑 了地下 室部 分对 上 部 结构 的影 响 ，并采用 Ｌｎ ｉｋ属性 里面 的 ｇｐ单元 ， 过 定义输 入 简化后 土 体 的刚度 和 阻尼等来 ａ 通 进行 模拟 ，同时采 用 Ｎ ｗｍａｋ和 Ｒ ｓｎ ｌｅ ｅ ｒ ｏｅｂｕｔ 出的经 典半 空 间分析 模 型方法 来模 拟土 和 结 ｈ提 构 的相 互作 用 ，将地基 土 水平 向等 效 为一具 有等 效刚 度和 等效 阻尼 的体 系 。而 隔震层 橡胶 支 座 则通 过定 义 Ｌｎ 性里 面 的 Ｒ ｂ ｅ ｏａ ｒ ｉｋ属 ｕｂ ｒｓｌｏ 进行 模拟 。同时 ，由于脉 动测试 时 建筑 物 的变 ｉ ｔ 形非 常小 ，为 ｇ 级 ，故分析 时将 模 型 ｉ ｌｏ１单元 中隔震支 座 的水平 刚度 取为 第－ Ｎ度 ， ｍ ｓａｒ ｏｔ － ￣ Ｊ
大底盘层间隔震结构抗震性能研究
刘 勇 军 ，裘 喜 芸２ 海艳 。 ，许
（． １西安建筑科技大学 土木工程学院 ， 陕西 西安 ７ ０５ ； ． １ ５ ２ 武汉东艺建筑设计有限公司 ， ０ 湖北 武汉 ４０ １ ； ３０５
３ 中冶 南 方 工 程技 术有 限公 司 ， 北 武 汉 ４０２ ） ． 湖 ３ ２３
摘
要： 随着我国城市化进程的加快 ， 高层建筑已屡见不鲜 ， 而大底盘塔式结构 最为常见 。由于大底 盘
ｅ ｅ ｏ ｅｓ ｄ ｅ ｈ ｎ ｅ ｏ ｔ ｆｅ ｓａ ｄ ｑ ａｉ ｅｗ ｅ ｅ ｅ ｌｒｅ ａ ｅａ ｄ ｔｗ ｒ ｏ ｍｐ ｏ ｅ ｔｅ ｅ ｒ ｑ ａ ｅ ｎ ｄ ｆｒｔ ｕ ｄ ｎ ｃ ａ ｇ ｆ ｉ ｎ ｓ ｎ ｕ ｌ ｙ ｂ ｔ ｅ ｎ ｔ ｎ ａｇ ｄ ｂ ｓ ｎ ｅ ，ｈ ｗ ｔ ｉ ｒ ｖ ａｔ ｕ ・ ｈ ｓｆ ｔ ｈ ｏ ｏ ｈ ｈ ｋ
层 间 隔 震 的 优 点 ， 这 类 工 程 的 实 际应 用 提 供 了理 论 支 持 。 为
关键词 ： 大底盘结构 ； 层间隔震 ； 地震 反应
中 图 分 类 号 ： Ｕ ５ ．２ Ｔ ３２ １ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１７一 ｌ４ （０ ）２ － １２ ３ ６２ １４ ２ｎ ０— ０ ５—ｏ
２．Ｗｕ ａ ｎ ｉＡｒｈｔｃｕａ ｓｇ Ｃｏ．， Ｌｔ ｈ ｎ ｎｏ ｇ ｃ ｉ ｔｒ ｌＤｅｉ￣ ｙ ｅ ｄ．， Ｗｕ ｎ， Ｈｕ ｅ ３ ０１ ｈａ ｂ ｉ４ ０ ５， ；
３ Ｃ ｉ ｔ ｌ ｇ ｏ ｔ ｍ ｎｉ ｅ ｎ ｎ ｅ ｎｌ ｏ ，ｔ ． ｕａ ，Ｈ ｂｉ ３ ２ ３ ） ． ｈ ａＭｅ ｌ ｒ Ｓ ｕ ｅ Ｅ ｇ ｒ ｇ ａｄ Ｔｃ ｏ ｇ Ｃ ． ｔ ，Ｗ ｈ ｎ ｕ ｅ ４ ０ ２ ，Ｃ ｎ ａｕ ｙ ｈ ｅ ｎｉ ｈ ｏ ｙ ｄ
（． １西安建筑科技大学 土木工程学院 ， 陕西 西安 ７ ０５ ； ． １ ５ ２ 武汉东艺建筑设计有限公司 ， ０ 湖北 武汉 ４０ １ ； ３０５
３ 中冶 南 方 工 程技 术有 限公 司 ， 北 武 汉 ４０２ ） ． 湖 ３ ２３
摘
要： 随着我国城市化进程的加快 ， 高层建筑已屡见不鲜 ， 而大底盘塔式结构 最为常见 。由于大底 盘
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层 间 隔 震 的 优 点 ， 这 类 工 程 的 实 际应 用 提 供 了理 论 支 持 。 为
关键词 ： 大底盘结构 ； 层间隔震 ； 地震 反应
中 图 分 类 号 ： Ｕ ５ ．２ Ｔ ３２ １ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１７一 ｌ４ （０ ）２ － １２ ３ ６２ １４ ２ｎ ０— ０ ５—ｏ
２．Ｗｕ ａ ｎ ｉＡｒｈｔｃｕａ ｓｇ Ｃｏ．， Ｌｔ ｈ ｎ ｎｏ ｇ ｃ ｉ ｔｒ ｌＤｅｉ￣ ｙ ｅ ｄ．， Ｗｕ ｎ， Ｈｕ ｅ ３ ０１ ｈａ ｂ ｉ４ ０ ５， ；
３ Ｃ ｉ ｔ ｌ ｇ ｏ ｔ ｍ ｎｉ ｅ ｎ ｎ ｅ ｎｌ ｏ ，ｔ ． ｕａ ，Ｈ ｂｉ ３ ２ ３ ） ． ｈ ａＭｅ ｌ ｒ Ｓ ｕ ｅ Ｅ ｇ ｒ ｇ ａｄ Ｔｃ ｏ ｇ Ｃ ． ｔ ，Ｗ ｈ ｎ ｕ ｅ ４ ０ ２ ，Ｃ ｎ ａｕ ｙ ｈ ｅ ｎｉ ｈ ｏ ｙ ｄ
水平初位移下基础隔震结构现场动力特性测试
水平初位移下基础隔震结构现场动力特性测试作者：吴应雄董昕珺廖文彬林友勤唐贞云郑国琛商昊江来源：《振动工程学报》2024年第04期摘要应用被动控制技术建成的隔震建筑，其隔震性能缺乏检测手段，因此进行隔震结构动力特性的现场测试具有重要意义。
现场测试1栋4层基础隔震幼儿园，展示了试验装置、方法及所得结果，将结果与同条件下非隔震结构模型进行对比分析，探究实际隔震结构动力响应规律及减震效果。
用液压千斤顶将建筑物推开使隔震层产生98 mm（对应LNR500剪应变102%）水平初位移，安装混凝土顶杆支撑建筑物；利用炸药将顶杆爆破卸载使建筑物做自由振动；最后测试和分析其动力响应等参数。
分析结果表明：水平初位移条件下，隔震结构的一阶自振周期比非隔震结构显著延长，阻尼比增大；隔震层滞回曲线饱满；各楼层动力响应控制效果明显，但观察到屋顶层相比底层加速度略有放大；卸载后隔震层瞬间复位，表明隔震层具有瞬间复位特性。
关键词基础隔震; 水平初位移; 动力特性; 滞回特性; 复位特性引言国内外已有隔震建筑经受过地震考验，例如2013年四川雅安7.0级地震中的芦山县人民医院基础隔震门诊楼［1］和2016年日本熊本7.3级地震中部分隔震建筑［2］均表现出良好的抗震性能。
这些地震观测记录表明，隔震建筑基本按照设计预期发挥了隔震作用，定性说明了隔震技术的有效性。
然而绝大部分隔震建筑并未经受过地震考验，又由于结构的隔震性能缺乏检测手段，所建成的隔震建筑是否达到设计预期目标，是否具备足够的稳定性和良好的抗震性能备受关注。
因此进行隔震结构动力特性的现场测试，对检验隔震建筑的抗震性能以及优化隔震结构设计具有重要的科学研究和实际工程意义。
测试结构动力特性常用的方法包括环境激励法、初位移法、稳态正弦波激振法等［3］。
其中初位移法是对试件（比如建筑结构）施加初位移然后突然释放使之振动而测定其动力性能的方法［4‑5］。
国内外对隔震建筑在水平初位移条件下的现场测试和分析极少，Bettinali等［6］、Forni等［7］、Bixio等［8］对采用基础隔震设计的意大利Ancona电信大楼进行水平初位移为100 mm的推移释放试验，结果表明：环境振动下，隔震结构与非隔震结构动力特性相近；当隔震层达到设定位移并释放后，结构的第一周期较环境振动下的周期长约1.60倍，且具有较大的阻尼比；魏陆顺等［9］、吴应雄等［10］利用液压千斤顶系统分别对隔震建筑进行最大初位移为10 mm和32 mm的推移试验，结果表明：隔震结构发生小变形时的周期较环境激励下长，且具有较大阻尼比；隔震结构的一阶振型基本为平动，顶层加速度略有放大；何英淼［11］对云南省一栋15层隔震钢结构大楼进行原位动力试验，结果表明隔震结构在初位移逐步增大的情况下，自振周期和阻尼比逐步增大，楼层位移峰值随着楼层的增加而增大；2021年10月29日，日中建筑隔震技术交流会在线上举行，东京理科大学北村春幸教授指出，近两年日本进行了两栋隔震建筑的推移测试［2］，但未见其成果报告。
首层柱顶隔震技术应用
ａ 于 十用 ； 有足‘ 强 度 结 构 Ｉ 力 ｝ 々
÷ ０．０ ８
０． ０ ６ 口 Ｏ． Ｏ ４
、
、
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隔震层 以阻断水 平地 面运动传 到 上部结构 ； 同时在
隔震层 内设阻尼器 以控 制风的作用 和地震引起隔 震层过大位移【 ． １ ３ 图 说明了隔震设计原理 ． Ｊ 曲线 ａ
第２ ７卷 第 ６期
２Ｏ 年 ｌ Ｏ９ １月
佳 木 斯 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ） Ｊｕｎｌ ｆ ｉ ｕｉ ｎｖｒ ｔ Ｎ ｔｒ ｃ ｎｅＥ ｉ ｎ ｏｒ ａ ｓ Ｕ ｉ ｓｙ（ ａ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ ） ａ ｏ Ｊｍ ｅ ｉ ｕｌ ｅ ｉ ｏ
Ｖ０ ． ７ Ｎｏ． １２ ６ Ｎｏ ｖ． ２０ ０９
１ 隔震 原 理
据记 载 早 在 １０ ９ ２年 就 有 底 部 隔震 的 建 议 文 章 ． 】近一 百年 由于 多方面技 术发 展使 隔震技 术 由 空想 变为现 实 ． 隔震 的 原 理是 在 结构 底 部水 平 面 内设 置 柔性
｝ ／ｂ ： 干隔 《 ｆ用 震｛ 构白力
８１ ４
２ 首 层柱 顶 隔震 优 缺 点
隔震体系通过延长结构 自振周期可显著减小 结 构 的水平 地震 作用 ． 现在 建 筑大 多采 用基础 隔震
（ 图２， 见 ） 因为 这 种 分 割底 部 隔 震层 最 简单 ， 底 、 柱
顶 隔震建 筑 ， 震 技 术 发展 相对 比较 成 熟 汶 川 隔 副． 大 地震 的发生 使 隔震设 计更显 得必要 而 紧迫 ．
倍， 这主要 是 由于 设计 荷 载 系数 ， 材料 实 际强 度大
生延性破坏为代价达到抗震要求 ， 因此震后需要大
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隔震层 以阻断水 平地 面运动传 到 上部结构 ； 同时在
隔震层 内设阻尼器 以控 制风的作用 和地震引起隔 震层过大位移【 ． １ ３ 图 说明了隔震设计原理 ． Ｊ 曲线 ａ
第２ ７卷 第 ６期
２Ｏ 年 ｌ Ｏ９ １月
佳 木 斯 大 学 学 报 （自 然 科 学 版 ） Ｊｕｎｌ ｆ ｉ ｕｉ ｎｖｒ ｔ Ｎ ｔｒ ｃ ｎｅＥ ｉ ｎ ｏｒ ａ ｓ Ｕ ｉ ｓｙ（ ａ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｔ ） ａ ｏ Ｊｍ ｅ ｉ ｕｌ ｅ ｉ ｏ
Ｖ０ ． ７ Ｎｏ． １２ ６ Ｎｏ ｖ． ２０ ０９
１ 隔震 原 理
据记 载 早 在 １０ ９ ２年 就 有 底 部 隔震 的 建 议 文 章 ． 】近一 百年 由于 多方面技 术发 展使 隔震技 术 由 空想 变为现 实 ． 隔震 的 原 理是 在 结构 底 部水 平 面 内设 置 柔性
｝ ／ｂ ： 干隔 《 ｆ用 震｛ 构白力
８１ ４
２ 首 层柱 顶 隔震 优 缺 点
隔震体系通过延长结构 自振周期可显著减小 结 构 的水平 地震 作用 ． 现在 建 筑大 多采 用基础 隔震
（ 图２， 见 ） 因为 这 种 分 割底 部 隔 震层 最 简单 ， 底 、 柱
顶 隔震建 筑 ， 震 技 术 发展 相对 比较 成 熟 汶 川 隔 副． 大 地震 的发生 使 隔震设 计更显 得必要 而 紧迫 ．
倍， 这主要 是 由于 设计 荷 载 系数 ， 材料 实 际强 度大
生延性破坏为代价达到抗震要求 ， 因此震后需要大
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ｃｕｒｖｅｓ
ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｉｔｉａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ
ａｒｅ
ｄｒｅｗ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ．
Ｔｅｓｔ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｎ．－ｉｓｏｌａｔｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｈａｖｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｄｙｎａｍｉｃ ｐｒｏｐ－－
ＥＴＡＢＳ分析：非隔震结构模型基本周期为０．６２ Ｓ；隔震结构模型在７度罕遇地震作用下，隔震结构的水平变
万方数据
讯６煳
尖麻雄．等：禁阿丘；托顶隔艘结构动山特ｔ１：测试研究
形集中在隔震层，隔震上郝结构崖问位移小且层问位移角变化均匀．振捌表现形式为整体水平平动，结构计 筇模型为剪切型，隔震支席使川前．对ＬＮＰ，＿５００和ＬＲＢ５００各抽取３个进｛ｊ了出厂检测，茈参数与设计值的
ａ
ａｒｅ
ｆｉｖｅ－－ｓｔｏｒｙ ｆｒａｍｅ・－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｏｎ
ｗｈｉｃｈ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ－－ｆｌｏｏｒ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｕｎｄｅｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｉｔｉａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ．Ｔｈｅ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ’Ｓ ｆｉｒｓｔ
ｔｈｒｅｅ ｎａｔｕｒａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ，ｍｏｄｅ ｓｈａｐｅｓ ａｎｄ ｄａｍｐｉｎｇ ｒａｔｉｏｓ ａｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｈｙｓｔｅｒ－ ｅｓｉｓ
ｃｕｒｖｅｓ
ａｎｄ ｆｒｅｅ ｄａｍｐｉｎｇ
基本加载完成后于２０１０年底工程竣工前进行。
建筑首层架空为车库兼隔震检修，二至五层为医疗业务用房，其建筑平面为矩形，东西（ｘ向）长度为
２９．２０
ｍ，南北（１，向）宽度为１７．２０ ｍ，高度为１７．５０ ｍ，建筑面积为２ ５８５ｍ２。钢筋混凝土框架结构，柱网布
置纵向五跨、横向三跨，结构竖向布置如图１。首层共有２２根独立柱，每柱设一个隔震支座，其中带铅芯支
【Ｎｌ｛５（ＩＯ
一一一一０．３９２
０．９７３（０．０５）０．８９７（０．０４）
一一…
５２ ６０
２测试设计
２＋１测试方法及数据采集 环境激励法的测试力。法：夺测试利片ｊ传感器采集结构在环境荷载作川Ｆ的振动信号，经放大、滤波后通 过Ａ／１３转换器转换成数字信哮，ＪｒＩＪ；｝！数字信号处理软件经频ｉ普分析得到其Ｉ州有频率和其他自振特性。 初他移法的测战方法：本测酞利川传感器采集结构自由衰减振动信号，分析振动频率及衰减系数，获得 结构的ｆｆ振周期和阻尼系数Ｊ似挂一步分析隔震层复位特性和耗能效果等。 数据采集’ｊ分析采州ＤＨ６１２传感器．ＤＨ５９２０动态数据采集系统，电测位移计和ＤＨＭＡ数据处理软什。 ２．２初位移法加载装置设计与布置
Ｓｔｕｄｙ
ｏｎ
ｔｅｓｔ ｏｆ
ｄｙｎａｍｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｆｏｒ
ａ
ｆｉｒｓｔ－ｆｌｏｏｒ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ＷＵ Ｙｉｎｇｘｉｏｎｇ，ＱＩ Ａｉ，ＹＡＮ Ｘｕｅｙｕａｎ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ
ｏｆ Ｃｉｖｉｌ
Ｅｎ百ｎｅｅｒｉｎｇ，Ｆｕｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｆｕｚｈｏｕ ３５０１０８，Ｃｈｉｎａ）
误差往容许的范用内。
表１隔震支座基本参数
Ｔａｂｌｅｌ Ｂａｓｌｔ／３ａｒａｎｌｔ＇ｌｅｌｓ ｏｆ ｉｓｏｌａｌｌｏｎ
ｌⅧｒｉ”＂
…哆…圳翥淼二鼍紫慧嚣篓第≯焉裂警等鬻等篙
¨｛Ⅱ５∞ 钎｛芯橡胶点心５００×１８４ 膂通橡胶盘庵
５００×ｌＲ４ １０ｎ ０
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５ ２Ｉ
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２４１（０ ３０）
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ｅｒｔｉｅｓ ｕｎｄｅｒ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｔｈｅ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｉｔｈ ｆｕｌｌ ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ ｌｏｏｐｓ ｈａｓ ａｄｅｑｕａｔｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，Ｉｏｎ・ ｇｅｒ ｐｅｒｉｏｄ ａｎｄ ｈｉｇｈｅｒ ｄａｍｐｉｎｇ ｒａｔｉｏｓ ｔｈａｎ ｕｎ—ｉｓｏｌａｔｅｄ
万方数据
地震工程与工程振动
第３１卷
头博物馆等…。汶川大地震以来，福建省已建成了多栋以首层柱顶隔震结构为主的层间隔震建筑，其隔震 装置均使用了隔震橡胶支座（简称隔震支座），本工程即为其中一例。 国内外有多栋隔震建筑经受过地震的考验，观测记录表明这些隔震建筑均达到了设计的预期目标并且 定性地说明了隔震技术的成功应用¨，４。Ｊ，但是已建成的绝大多数隔震建筑没有经受过地震考验，工程设计 的隔震装置参数取值与实际生产的隔震装置参数必然有误差值，特别地，相对于基础隔震，层间隔震结构由 于上部及下部结构变形的影响，可能导致隔震支座的力学性能产生一定的变化并将直接影响隔震结构动力
结构的卓越周期较环境振动下的周期长，且有较大的阻尼比，隔震层的滞回曲线和静力试验曲线形状一致。
目前高效模块化、数字化的结构动力响应测量技术为结构动力检测方法提供了坚实有效的技术支持旧Ｊ。
结构的自振特性包括自振频率、振型和阻尼比，是结构在地震中响应的决定性因素旧Ｊ，其测试方法有环 境激励法、初位移法、稳态正弦波激振法、人工爆破激振法等，可根据所需的目的选择不同的测试方法。当测 试原型结构的基本振型时，优先选用环境激励法，在满足一定条件下可用初位移法旧Ｊ。由于建筑物处于环 境荷载的作用下而发生微小而不规则振动，利用这种脉动现象来测定结构动力特性的方法称为环境激励
反应分析的精确性Ｍ Ｊ。因此进行实际结构的动力测试来检验隔震层工作性能是非常必要的，这对认识和改
进隔震建筑结构的设计有重大的现实意义”］。对于实际隔震结构的动力测试与分析，国内外的文献少有报 道¨１，文献［７］对结构采用基础隔震的福建防震减灾中心楼进行了动力特性测试，结果表明：环境振动条件
下，隔震结构与非隔震结构动力特性相近，在正常使用状态下具有足够的稳定性；当隔震层发生较小变形时，
座根据设定的隔震层总屈服剪力３６８．２０ ｋＮ，确定为７个，经优化后的隔震支座布置Ｈ Ｊ，如图２所示。隔震 支座平均面压９．８０ ＭＰａ，建筑总重量为２．６９×１０５ ｋＮ，结构的屈重比为１．３７％，隔震支座基本参数见表１。
蚕 ∞ 量
∞
ｇ
蔓
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ｃ甘－ｅｊ
ＬＲＢ５００
ＴＩＬＮＲ５００
Ｈ
ｆ
Ｈ
牛腿
ＬＮＲ５００ ＬＮＲ６００
第３１卷第６期 ２０１１年１２月
地震工程与工程振动
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ
Ｖ０１．３１ Ｎｏ．６ ＤｅＣ．２０１１
ＥＡＲＴＨＱＵＡＫＥ
ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＡＮＤ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ
文章编号：１０００—１３０１（２０１１）０６—０１４７—０６
某首层柱顶隔震结构动力特性测试研究
吴应雄，祁 皑，颜学渊
为了配合初位移法测ｊ式，Ｔ程施Ｔ中在隔震层框架梁靠柱子端部．沿片、ｙ向分别留置钢筋混凝上下斤
顶反力牛腿，水平加载装置平面ｍｊ置如图２所示，下斤顶的总…力大小和数量根据上部结构的重量和隔震层
的总屈服蚂力确定，每个ｒ丌’顶的最大山力为３５０ ｋＮ．ｘ、Ｙ向分别设置６个，其一端顶在首层柱顶，另一端
ｌ州定丁牛腿。使川澈Ｋ泵加载系统分别沿ｘ、ｙ向通过Ｔ．斤顶进行ＪＪｕ载，扭转向加载是通过对ｙ向③蛩轴干¨ ⑤号轴两端的干斤顶施加对称反向作崩力来完成。扭转向的力臂为１２．８０ ｎｌ。加载装蹬构造如阿３。
ｔｅｓｔ
Байду номын сангаас
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｉｒｓｔ．ｆｌｏｏｒ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｅｌａｓｔｏｍｅｒｉｃ ｉｓｏｌａｔｏｒ；ｎａｔｕｒａｌ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎ
引言
近几十年来，结构隔震技术的应用得到了较快的发展，隔震结构形式有基础隔震、层间隔震和复合隔震 等¨３｜。层间隔震形式是将隔震装置设于结构基础以上的某层或某个部位，对结构进行地震反应控制，作为 一种新型的隔震体系，因其在某些场地位置特殊及结构形式不宜采用基础隔震的工程中具有特有优势，拓宽 了隔震技术的应用范围‘２｜。目前国内已建成了一定数量的层间隔震建筑，如广东澄海干部宿舍楼及广东汕
收稿日期：２０１１—０９—２２；修订日期：２０１ｌ一１０一１３ 基金项目：国家自然科学基金项目（５１１０８０９２）；福建省自然科学基金项目（２０１１Ｊ０５１２７）；福建省住建厅科技研究开发项目（２０１０３６Ｋ０５） 作者简介：吴应雄（１９７０一），男，副教授，主要从事结构减隔震研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｙｘｆｚ２００６＠１６３．ｃｏｒｎ
１５ｌ
曲线和相应频谱图。测试时，分别在ｘ、ｙ向和扭转向进行推移，测试分析结果见表４，表中的对数递减率为 ４个楼层的平均值。
１０
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一４
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２ ３ ４ ５ ６
时间（ｓ）
图６
Ｆｉｇ．６
Ｙ方向推３２ ｍｍ时结构速度响应的自由衰减曲线和频谱圈
Ｆｉｇ．２
图２
隔震支座及水平加载装置 布置平面图（单位：ｍｍ）
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（Ｕｎｉｔ：ｍｍ）
Ｌａｙｏｕｔ ｏｆ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｂｅａｒｉｎｇｓ ａｎｄ ｌａｔｅｒａｌ ｌｏａｄｉｎｇ
ｄｅｖｉｃｅｓ（Ｕｎｉｔ：ｍｍ）
工程设计中，首先建立在同比条件下的隔震和非隔震２种结构模型，其中支座ＬＮＲ和ＬＲＢ采用连接单 元模拟。ＬＮＲ计算模型为线性模型，ＬＲＢ计算模型为空间双向耦合的非线性恢复力模型。经有限元软件