并联组合基础隔震结构耗能的探讨

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建筑结构隔震和减震措施探讨

建筑结构隔震和减震措施探讨

建筑结构隔震和减震措施探讨袁兴华摘㊀要:文章阐述了建筑结构隔震和减震的必要性与重要性;并对目前建筑结构隔震和减震的具体措施进行了分析,可以看出建筑结构隔震和减震措施正在逐步完善;最后在总结上述研究的基础上,提出了关于建筑结构隔震和减震的一些建议,以供同行参考㊂关键词:建筑结构;隔震;减震;措施一㊁引言地震是一种自然灾害,它会给人们的生活带来很大的消极影响,会给社会带来较大的破坏㊂其对建筑工程的破坏是显而易见的,为了保障人们生活的安全,保护建筑结构不受到损害,建筑工程的安全性构建值得受到重视㊂建筑工程的发展与进步,使得建筑结构也在不断进行完善,但是隔震和减震措施的实行还是不够顺利,还存在建筑出现灾难性后果的情况㊂因此,建筑工程人员要积极对建筑结构隔震和减震的相关措施进行研究,力求将地震的消极影响最小化㊂二㊁建筑结构隔震和减震的必要性与重要性(一)建筑结构隔震和减震的必要性地震对建筑的伤害是极大的,而且无法估计㊂所以建筑结构需要采取措施对建筑进行改善,尽量减轻地震灾害所带来的损害㊂随着人们生活水平的提高,对工程安全的要求也越来越高,人们越来越重视自身的安全问题㊂建筑工程与人们的生活息息相关,因此建筑的安全系数受到人们的重视㊂这就要求建筑工程关注建筑项目隔震和减震的功能,以符合民众对建筑工程的要求,起到提高人们满意度的作用㊂所以,建筑结构隔震和减震措施的实行具有其必要性,这是社会发展和人民群众对建筑工程的要求,顺应了建筑工程发展的大方向㊂(二)建筑结构隔震和减震的重要性显然,建筑结构隔震和减震的措施直接对地震发生后产生的消极影响进行削弱㊂这样的措施有效地提高了建筑工程的安全性能,提高了建筑的抗震能力,使得建筑受到地震影响的程度下降,降低了风险的不确定性㊂减弱了地震对建筑的破坏力,意味着人们的安全也多了一份保障,为民众的生活制造了一个安全的环境,促进人们生活质量进一步提高㊂三㊁建筑结构减震措施的相关分析(一)消耗能量建造过程中在建筑结构里安装上耗能装置㊂地震发生的时候是会产生能量的,这些耗能装置就能起到吸收一部分地震产生的能量的作用,使得地震的破坏力被削弱,传导到建筑结构中的震动程度也会降低,这样就起到了降低震动的作用㊂这种方法的原理其实是进行能量传递的转移隔断,大部分因地震而产生的能量已经被耗能系统所消耗,只剩下小部分的能量没被吸收㊂这些能量再作用于建筑结构,与一开始就作用在建筑结构的结果是有明显差异的,显然前者在经历了一个过渡之后,受到的影响会小很多㊂(二)施加与外部震动相反的作用力地震的震动是具有方向性和频率的,建筑工程可以利用科技的支持,在地震发生的时候准确地分析出地震波的方向和频率㊂然后通过信息传导技术进行分析,结果传至相关专业设备中,该设备安装在建筑结构内㊂接着设备就可以运用技术手段对建筑结构产生一个相反方向㊁相同频率的作用力,达到作用力的互相抵消,实现作用力守恒㊂运用物理原理对地震发生后的作用进行抵消性的削弱,可以有效降低地震带来的风险,很好地避免地震波直接全部作用于建筑结构的情况,减轻作用于建筑结构的地震波的影响力㊂四㊁建筑结构隔震和减震措施的相关建议(一)使用新型的建筑材料在建筑工程施工过程中,应该积极使用新型的建筑材料,以提高建筑结构隔震和减震的能力㊂在材料选取中,应该选择具有隔震和减震效果的材料进行投入㊂建筑行业可以加大对研发的投入,促进人员对建筑材料进行改进,增强建筑材料隔震和减震的效果㊂传统的建筑材料稍显笨重且效果不佳,为了改变这种情况,新型建筑材料的使用迫在眉睫,建筑工程应该注重材料的选择,不应该为了成本的最小化而放弃采用对建筑结构隔震和减震有利的新型建筑材料㊂(二)熟练运用技术手段建筑工程应该重视技术的使用率,积极进行技术资金以及人员的投入,努力实现技术的使用及创新发展㊂在制造隔震和减震的设备时,需要好好地提高技术利用率,对设备的技术进行完善,并且适当地进行创新发展,使设备防震效果更为明显㊂同时,对传感技术㊁信息技术等传递性技术加以融合使用,通过信息管理的技术,第一时间给设备控制人员传递信息,从而设备控制人员能尽快做出反应,以降低对建筑结构伤害㊂技术水平在建筑结构设计中是极为重要的,传统的设计很难有效地防止地震带来的伤害,科技的发展,是能为建筑结构隔震和减震提供保障的㊂(三)加固建筑结构建筑工程施工过程中,应该提高建筑结构的质量,对建筑结构进行加固有利于起到隔震和减震的作用㊂建筑结构因为地震发生而轻易遭到破坏的原因,一定程度上是源于建筑结构不够牢固,在震动情况出现时,其经受不住外力的作用而造成不好的后果㊂因此,建筑工程应该要加固建筑结构的抗震能力,原本只用一层就能建好的建筑,如今增加到两层,甚至三层,做好一定的保护准备㊂同时,应该打好地基,重视第一层的建设质量,加固对地基的建设,使得后续的建筑工程建设更为稳定㊁更加安全㊂这样有利于从质量上有效提升建筑结构的防震效果,直接提高建筑结构的隔震和减震水平㊂五㊁结语建筑结构隔震和减震措施正在经历着一个不断发展㊁不断成熟的过程,建筑工程管理对其的重视体现了隔震和减震的重要程度㊂建设项目是否可以实现长久发展,建筑工程的防震效果是一项重要的指标㊂在如今科技利用率要求越来越高的大环境下,在隔震和减震的措施中引入科技创新元素,并加大对该方面的资金和人员投入是很有意义的㊂参考文献:[1]陈灿,成幸.地震灾后的传染防护和心理危机防护[J].全科口腔医学杂志,2019,6(17):37+40.[2]吕斌,崔燕,吴仲森.加强电力工程施工安全管理的分析[J].商品与质量,2015(5):74.作者简介:袁兴华,男,汉族,河北河间人,研究方向:建筑工程㊂621。

钢结构隔震构筑物在地震作用下的动力响应和能耗分析

钢结构隔震构筑物在地震作用下的动力响应和能耗分析

钢结构隔震构筑物在地震作用下的动力响应和能耗分析地震是一种破坏性极强的自然灾害,会给建筑物带来严重的威胁。

为了保护人们的生命财产安全,钢结构隔震构筑物应运而生。

钢结构隔震构筑物依靠隔震装置减小地震对建筑物的影响,从而改善建筑物的动力响应能力和减少能耗。

本文将探讨钢结构隔震构筑物在地震作用下的动力响应和能耗分析。

首先,钢结构隔震构筑物的动力响应是指地震作用下结构的振动情况。

在地震过程中,地面振动会传递到建筑物上,而传统的建筑结构会对地震产生较大的响应,从而引发破坏。

而隔震装置的引入可以有效减小地震对建筑物的影响,减小结构的振动。

钢结构隔震构筑物采用隔震装置,其中最常见的是基础隔震和层间隔震系统。

基础隔震系统采用隔震支座或隔震垫片来减小地震对建筑物的传递,将建筑物的自振周期提高,从而减小地震反应。

层间隔震系统则是在建筑物的楼层之间设置隔震垫片或隔震支座,同样可以减小地震对建筑物的传递。

这些隔震装置的引入能够降低结构的弹性响应,减小结构的加速度响应,从而减小对建筑物和设备的破坏。

其次,钢结构隔震构筑物的能耗分析是指在地震作用下建筑物所消耗的能量。

能耗分析可以帮助我们了解隔震装置的有效性以及其对整体建筑系统的影响。

隔震装置在减小地震反应的同时也会引入一定的能量耗散机制,能量吸收器等装置被广泛应用于钢结构隔震构筑物中。

能量吸收器是通过吸收和耗散地震能量来减小地震对建筑物的影响。

常见的能量吸收器包括阻尼器、粘滞阻尼器和液压阻尼器等。

这些装置通过摩擦、粘滞或液压来消耗地震能量,从而减小地震反应。

然而,能量吸收器的引入也会导致一定的能量损失,从而增加建筑物的能耗。

因此,在设计钢结构隔震构筑物时需要充分考虑动力响应和能耗之间的平衡。

合理的设计可以在满足结构抗震要求的前提下最大限度地降低能量损耗。

对于大型的建筑物,还可以考虑在设计中使用可充填内粘土的桩或凿井筒作为基桩,以进一步提高地震阻尼效果。

此外,为了准确评估钢结构隔震构筑物的性能,还需要进行模拟和仿真分析。

建筑结构的隔震与消能减震分析

建筑结构的隔震与消能减震分析
根据建筑物的使用功能和重要性 ,评估隔震结构在不同地震作用 下的性能目标,如适用性、安全
性和耐久性等。
03
建筑结构的消能减震设计
消能减震技术的原理
消能减震技术的原理是通过在建筑结构中设置消能减震装置,如阻尼器、隔震支座等,以减小地震作 用对建筑结构的影响。这些装置在地震发生时能够吸收、分散地震能量,从而保护建筑结构的安全。
消能减震技术是一种有效的抗震手段,能够显著提高建筑结构的抗震性能,降低地震对建筑结构造成 的破坏。
消能减震设计的方法
消能减震设计需要结合建筑结构的具体情况,制定针对性的 设计方案。设计方案应包括选择适当的消能减震装置、确定 装置的布置位置、设计装置的参数等。
在进行消能减震设计时,需要考虑建筑结构的地震危险性评 估结果,以确保消能减震装置能够有效应对地震风险。同时 ,还需要进行详细的计算分析,以确定消能减震装置的性能 参数。
基于新结构的研究进展
悬挂结构
悬挂结构通过将建筑结构悬挂于基础之上,以减少地震 作用对建筑结构的影响。这种结构具有较好的隔震效果 ,但需要解决悬挂装置的设计和施工问题。
滑动支座
滑动支座是一种将建筑结构与基础之间设置滑动层的新 型隔震装置,地震时能够有效地减小地震作用对建筑结 构的影响。然而,滑动支座需要解决滑动面的设计和施 工问题,以保证其在地震时的隔震效果。
,减少了地震引起的结构损伤。
05
新型隔震与消能减震技术的研究进展
基于新材料的研究进展
要点一
高分子材料
高分子材料具有优良的隔震性能,目前已被广泛应用于隔 震支座、隔震沟等隔震措施中。其中,橡胶隔震支座具有 优良的竖向承载能力和隔震性能,成为应用最广泛的隔震 支座之一。
要点二
复合材料

建筑结构隔震与减震设计问题分析与措施探讨

建筑结构隔震与减震设计问题分析与措施探讨

建筑结构隔震与减震设计问题分析与措施探讨摘要:在历次地震中,地震的强大破坏力显而易见,地震对人民生命财产安全造成了严重影响。

因此,建筑的整体安全性和抗震性能是建筑工程设计的重要方面。

目前,减少地震对建筑结构破坏的有效方法是隔震和耗能。

在建筑结构中采用隔震减振技术,可以显著降低地震引起的破坏。

尽管该技术会在一定程度上增加工程成本,但随着我国经济和技术的发展,隔震减振技术的必要性和适用性日益凸显。

以往建筑工程实践经验证明,消能工可以增加建筑结构的阻尼,通过高效装置降低风荷载作用下结构位移等地震反应,达到建筑消能减振的目的。

此外,国外以往强震的经验表明,延长结构自振周期的隔震方法可以有效地减少结构的水平地震作用。

以下是隔离和减振措施的具体说明。

关键词:建筑结构隔震;减震设计;问题分析;措施1 建筑结构的隔震与减震技术通常,建筑阻尼是通过巧妙地应用建筑阻尼与地震能量之间的关系来实现的。

建筑物阻尼的增加可以对地震能量产生显著的消耗作用,而抗震措施是通过增加建筑物阻尼来达到消耗地震能量的目的,从而避免和减少建筑物主体结构遭受地震破坏。

消能构件的数量和具体位置的布置需要仔细的分析和计算。

通常,消能构件安装在结构的两个主轴方向上,可以达到在两个方向上增加阻尼和刚度的目的。

在少数情况下,在结构变形较大的位置安装消能结构,以平衡整个建筑的阻尼并分散地震能量,从而提高整个建筑的抗震性能,确保其安全。

隔离措施有时间限制,施工项目开工前应做好隔离设计工作。

某些关键部件的隔离设置最迟不应超过施工期。

使用隔离措施的部分具有一定的选择性,通常,隔离设计只在建筑的基本和关键部分进行。

减震措施的使用没有时间限制。

它不仅可以在施工前处理建筑物的基本部分,在建筑物内设置局部减震措施,还可以在建筑物完工后作为加固措施,增加建筑物的阻尼,达到减震的效果。

抗震措施的适用范围比较大,不仅包括建筑物的上部结构,还包括安装隔离夹层。

当地震能量到达时,额外的能量耗散装置可以吸收部分能量,为建筑物的主体结构提供保护,防止其受到地震的严重破坏。

建筑结构的隔震与消能减震分析研究

建筑结构的隔震与消能减震分析研究

建筑结构的隔震与消能减震分析研究地震是一种自然现象,全世界每年大约发生500万次地震,大多数地震都需灵敏的仪器才能测量到,而人能直接感知的也就大约占1%左右。

我国是多地震国家,地震区分布广大,历次大地震给人民生命财产带来了巨大损失。

建筑物除了承受竖向荷载外,还要承担风和水平地震荷载的作用,建筑物越高,这个水平荷载效应就越明显。

我国41%的国土、50%以上的城市位于地震烈度7度以上的地区,面临的地震灾害形势非常严峻。

地震是人类面临的最严重的突发性的自然灾害之一,对人类社会造成很大的危害:1976年唐山发生的7.8级强烈地震,倾刻间,百余万人口工业城市被夷为平地,造成24.2万人死亡,16.4万余人重伤。

自1900年有记录以来,我国死于地震的人数达55万之多,占全球地震死亡人数的53%.随着经济的高速发展,城市化使人口和财富高度密集,强烈地震造成的伤亡和损失将越来越大,地震后的修复和城市的复兴就越有难度,对国家经济发展和社会稳定的冲击也将更为剧烈。

近些年来,四川的汶川地震、青海的玉树地震以及最近的日本地震都造成了巨大损失,这都是有目共睹的。

因此在建筑结构设计中是否充分考虑抗震问题、是否合理的运用了相关的抗震措施是事关人民生命财产安全的重要问题。

建筑结构中的抗震设计尤为重要。

隔震和消能减震是建筑结构减轻地震灾害的有效技术。

适应我国经济发展的需要,有条件的利用隔震和消能减震来减轻建筑结构的地震灾害,是完全可能的。

我国的抗震设防目标是“小震不坏,中震可修,大震不倒”。

这就要求结构构件具有足够的承载力和塑性变形能力。

而传统的结构抗震是依靠结构自身的抵抗能力,让建筑物基础固结于地面,但地震反应的特点是由底向上逐渐放大,为了保证建筑物的安全,提高结构的承载力,必须加大构件的截面,这样既造成了较多的材料消耗,也使建筑物自重增大得不偿失。

结构隔震技术的探讨

结构隔震技术的探讨

结构隔震技术的探讨随着我国经济的飞速发展,工程建设的规模之大、发展之迅速也前所未有。

作为一个幅员辽阔、人口密集的国家,高层建筑、大跨桥梁、超长隧道等一系列大型工程结构的建造如火如荼。

我国作为世界地震多发地之一,建筑结构抗震的研究也一直没有停止[1-2]。

传统抗震结构的抗震设防目标为“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”,这要求结构应具有相当的承载力和塑性变形能力,从而抵抗地震作用和吸收地震能量。

1.结构隔震原理及应用特点所谓隔震,是在结构的基础或其它部位设计隔震层来隔离或消耗地震能。

由于隔震层水平刚度较小,延长了结构的自振周期,避开了地震动的卓越周期,使结构的加速度反应明显降低,而结构的位移反而增大;同时,由于隔震层具有较大的阻尼,使结构的加速度反应进一步减小,而结构的位移反应也有所减小;并且,结构的位移主要集中在隔震层,上部结构类似整体的水平运动,上部结构的层间位移较小,从而起到保护上部结构及其内部设施的作用。

国内外大量的理论与实验及结构的实际地震记录表明:隔震技术一般可使结构的水平地震加速度反应降低60%左右[3],从而消除或有效减轻结构和设施的地震损害,不但提高结构及其内部设施和人员的安全性,也提高了震后建筑物继续使用的能力。

隔震结构以其优良的减震效果、安全性、耐久性、经济性、适用性,得到地震工程界的认可。

隔震技术可用于对抗震安全性和使用功能要求较高或特定要求的建筑,如城市生命线工程及重要建筑(核电站、医院、消防、电力、通信、指挥中心、机场航站楼等)和各类一般工业与民用建筑。

此外,隔震结构还可用于旧有工程结构的抗震加固。

根据隔震结构的特点,《抗震规范》将隔震结构分为隔震层以上结构、隔震层和隔震层以下结构和基础等几部分分别进行抗震设计。

2.常见隔震技术分类隔震系统一般由隔震支座、阻尼器、地基微震动与风反应控制装置等部分构成。

应用较为广泛的隔震系统主要包括橡胶支座隔震系统、滑移支座隔震系统和摆动隔震系统[4],另外还有比较新的混合控制隔震系统。

建筑结构的隔震与消能减震的分析研究

建筑结构的隔震与消能减震的分析研究建筑结构的隔震与消能减震是为了减少地震对建筑物造成的破坏而进行的研究与分析。

随着地震灾害的不断发生,科学家们逐渐认识到地震的危害性,并开始研究如何抵御地震的力量,保护建筑物及其内部人员的安全。

隔震与消能减震是两种常用的方法,下面将对它们进行分析研究。

隔震是指在建筑物与地震地面之间设置一层隔离体,通过隔离体的减振效果来减少地震力对建筑物的影响。

隔震体通常采用橡胶、弹簧等材料,可以有效地吸收和减小地震力的传递。

隔震减震的核心思想是利用隔离体的弹性特性,使地震力在穿越建筑物时减小,从而保护建筑物的完整性和稳定性。

隔震的优点是可以吸收并分散地震能量,减少建筑物所受到的地震冲击力;缺点是隔震体的安装和维护成本较高,需要对建筑物进行一定的结构调整。

消能减震是指在建筑物内部设置一种消能装置,通过消能装置吸收并转化地震能量,达到减小地震力的效果。

消能装置通常采用液体或橡胶等材料,可以吸收地震能量,并通过内部的阻尼机构将其耗散释放出去。

消能减震的核心思想是在地震发生时,通过消能装置将地震能量转化为不显式的损耗能量,从而减少地震对建筑物的破坏。

消能减震的优点是可以较好地保护建筑物的结构完整性和稳定性,减小地震危害;缺点是需要对建筑物进行一定的结构调整,且消能装置的维护和更新成本较高。

隔震与消能减震是建筑结构防护的重要手段,它们可以有效地减少地震对建筑物的破坏,提高建筑物的抗震性能。

然而,隔震与消能减震并非万能之策,还需要结合建筑物的实际情况和地震影响评估,进行综合分析和设计。

此外,隔震与消能减震也需要注意结构的稳定性和安全性,避免降低了地震危害而牺牲了建筑物的整体安全性。

总的来说,隔震与消能减震是建筑结构抗震设计中的重要内容,通过结构调整和装置设置,减小了地震对建筑物的影响。

随着科学技术的不断进步,隔震与消能减震技术也在不断改进和完善,为人们的生命财产安全提供了有力保障。

然而,隔震与消能减震技术仍然需要进一步研究和探索,以适应不同地震条件和建筑物类型的需要,提高抗震能力,实现更加可持续和安全的建筑结构。

建筑结构的隔震与消能减震分析

滑动隔震
将建筑物与基础之间设置滑动层, 利用摩擦力来消耗地震能量,以达 到减震效果。
隔震结构的性能评估
隔震装置的性能要求
隔震装置应具有足够的承载能力、刚 度和延性,以确保在地震作用下能够 有效地隔离地震能量。
整体结构的性能评估
对隔震结构进行整体分析,评估其在 地震作用下的响应,确保其具有足够 的稳定性和安全性。
抗震性能评估:通过对消能减震结构进行地震模拟分析,评估其在地震 作用下的响应和性能,如变形、加速度、应力等指标,以验证其抗震性
能是否满足设计要求。
结构安全性评估:通过对消能减震结构进行静力荷载试验或动力响应分 析,评估其在地震作用下的结构安全性,如稳定性、裂缝发展等指标, 以确保结构在地震作用下的安全性。
研究背景:地震灾害频发,传统抗震 设计存在局限性,需要发展新的减震 技术。
建筑结构的隔震和消能减震技术是减 轻地震灾害的有效手段之一。
研究意义:提高建筑结构的抗震性能 ,减少地震造成的生命和财产损失, 保护人类安全和可持续发展。
研究目的和方法
研究目的
研究建筑结构的隔震与消能减震 技术,提高建筑结构的抗震性能 ,减少地震响应。
联合设计的应用实例
应用实例1
某高层建筑在设计中采用了消能减震技术和隔震支座联合设计。通过优化结构和选择合适的材料,成功提高了结 构的抗震性能,并在实际地震中表现出色。
应用实例2
某桥梁在地震高发区采用了橡胶隔震支座和铅阻尼器进行联合设计。这些措施有效地降低了地震对桥梁结构的影 响,确保了交通的畅通性。
隔震支座:隔震支座是一种能够将地震地面运动与建 筑结构隔离的装置,其原理是通过支座的变形来减小 地震能量传递到建筑结构。常见的隔震支座包括橡胶 隔震支座、铅芯隔震支座等。

基础隔震框架结构的抗震性能研究

环球市场/施工技术-152-基础隔震框架结构的抗震性能研究高锡华云南建投第二建设有限公司摘要:基础隔震结构是在基础与上部结构之间设置柔性较好和具有适当耗能能力的隔震支座和阻尼器等隔震装置,使结构的地震反应在向上部结构的传导过程中得到控制和衰减,提高了结构的安全性、适用性和经济性,已成为结构抗震的重要发展趋势。

目前我国已建成2000多栋各种基础隔离体系的建筑物,通过记录其部分建筑物在地震中结构地震反应记录和地震后破坏情况研究对比,基础隔震的钢筋混凝土框架结构具有良好的隔震减震效果。

关键词:基础隔震框架;抗震性能地震对结构的破坏是由地面运动而引起的建筑物受迫振动所致。

基础隔震的基本原理就是通过设置隔震系统,使结构在基础层与上部结构之间能够做有限的柔性滑动,从而减小结构的水平刚度、延长结构的自振周期、有效降低结构在地震中的加速度反应。

地震能量大部分被隔震层所消耗,上部结构只做轻微平动。

1 基础隔震结构的原理及特性地震对结构的破坏是由地面运动而引起的建筑物受迫振动所致。

基础隔震的基本原理就是通过设置隔震系统,使结构在基础层与上部结构之间能够做有限的柔性滑动,从而减小结构的水平刚度、延长结构的自振周期、有效降低结构在地震中的加速度反应。

周期延长后结构的位移必然会增大,通常在隔震层设置适当的阻尼装置,以增大结构整体阻尼并赋予结构自动复原的能力。

地震能量大部分被隔震层所消耗,上部结构只做轻微平动。

增大结构的阻尼,并且合理的控制结构的自振周期,能够使结构的加速度反应和结构的位移减小。

基础隔震正是采用此方法来降低地震作用对主体结构的影响,衰减主体结构振动,并减小其在地震作用下的形变及相对运动。

结构在地震波作用下的响应,除了与结构本身的动力特性有关外,还与地震波有关,尤其是地震波的频谱特征,然而影响地震波频谱特征的主要因素就是场地的特性。

不同的场地具有不同的特征周期,当地震波传播到建筑物所在场地时,场地会对其有一定的筛选作用,与场地特征周期相近的地震波会被放大,相反,会被缩小。

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并联组合基础隔震结构耗能的探讨
摘要:在汶川震后重建中,隔震技术运用较多;隔震装置主要有:滑板支座、叠层橡胶支座和阻尼器;把各种不同的隔震装置有效的组合在一起,可发挥各自的优点,起到良好的隔震效果。

关键词:隔震技术;滑板支座;叠层橡胶支座
中图分类号:tu97文献标识码:a 文章编号:
1引言
20世纪50年代housner就提出了能量分析的概念,地震对结构的作用实质上就是能量的输入、转化和耗散的过程,基础隔震结构作为结构被动控制的一种,其主要原则就是通过隔震的设置来减小地震输入给上部结构的能量,主要利用隔震支座的非线性变形来耗散一部分能量和延长结构的周期来实现的,也有学者提出隔震层有滤波效应才使得上部结构的输入能减小,结构的输入能与很多因素都有关,如地震动特性、结构自身动力特性和场地条件等等。

对于隔震结构来说,在分析上部结构处于弹性状态能量耗散的较少,结构的动力特性又与隔震层的设置有关,所以,本文仅研究了滑移隔震和组合隔震时,在铅芯橡胶支座确定的情况下摩擦滑板支座的摩擦系数对结构输入能的影响。

2 模型概况
结构为一个拟建在8度地区的6层矩形框架结构,层高3.3m,梁、板的混凝土取c30,柱子的取c30;柱尺寸:400x400mm,梁:
300x600mm,板厚80mm。

结构规则,质量中心坐标为(18m,7.5m),
上部结构结构的偏心距为0。

利用sap2000建立结构的模型,上部结构采用梁单元和膜单元来模拟梁、柱和楼板,采用刚性楼板假定,隔震支座分别采用sap2000中rubber isolator和friction isolator单元模拟。

时程分析时选用了两条实际记录的地震波,el centro波和taft波。

铅芯橡胶支座的型号为gzy400-80,直径为400mm,初始刚度为4.67x106 n/m,屈服后刚度为5.69x106 n/m,屈服力为4.19x104 n;滑板摩擦系数分别取0.02、0.06、0.1、0.14、0.18、0.22。

编号1、2、6、7、8、9、10、11、15、16、17、18处设置gzy400-80型号铅芯橡胶支座,其它处设置摩擦滑板支座。

3 计算与分析
在sap2000运行分析结束后,程序可以输出隔震结构的地震输入能量、结构动能、以及滞回耗能。

3.1隔震结构的输入能
图2el波作用下隔震结构的输入能图3taft波作用下隔震结构的输入能
3.2 隔震层的滞回耗能
图4el波作用下隔震层滞回耗能图5taft波作用下隔震层滞回耗能
sap2000进行隔震结构的非线性分析时,用双向线性回复力模型来模拟隔震支座的,其滞回耗能是通过隔震的滞回曲线得到的。

在el波作用下,组合隔震和滑移隔震结构的隔震层的滞回耗能都随着
摩擦系数的增大而有所降低,但降低幅度不明显;在taft波作用下,隔震层的滞回耗能随着摩擦系数的增大而有所增大。

在两个图能量与摩擦系数曲线都比较平缓,说明摩擦系数的变化对两种隔震结构的滞回耗能影响不是很大,并且可以发现,上图中的曲线大致呈“凸”型,即摩擦系数取0.02~0.22中某一值时可使得隔震层的滞回耗能相对最大,对于滑移隔震时这一规律更加明显;另外,对比滑移隔震和组合隔震的滞回耗能曲线可知,摩擦系数在0.02~0.22时组合隔震结构的隔震层滞回耗能都比滑移隔震的要大。

3.3 耗能比
图6el波作用下隔震结构的耗能比图7taft波作用下隔震结构的耗能比
这里的耗能比指的是隔震结构的隔震层滞回耗能与结构输入能之间的比值。

由能量原理可知,对于隔震结构来说,隔震层滞回耗能与结构输入能的比值越大,则说明在地震作用下上部结构的地震反应可能就比较小,另为,这个比值也可以反应隔震层耗能能力的大小。

由图6、7可以看出,无论是滑移隔震还组合隔震结构中,随着摩擦系数的增大,结构的耗能比都将逐渐减小,即隔震结构的输入能与隔震层的滞回耗能的差值曾大,上部结构的反应将增大,滑移隔震时的耗能比降低的幅值要比组合隔震时的大。

当摩擦系数大于0.06时,组合隔震的耗能比值都比相同摩擦系数下的滑移隔震的大,说明在摩擦滑板支座的摩擦系数相对较高的情况下,组合隔震
更有利于提高隔震层的滞回耗能能力;而当摩擦系数小于0.06时,滑移隔震反而更有利于提高隔震层的滞回耗能能力。

在这里滑移隔震结构和组合隔震结构的上部结构完全一样,可认为在地震中上部结构阻尼耗散的能量基本相等,在摩擦滑板支座的摩擦系数相同下,通过对比el波和taft波作用下的耗能比,可知,在摩擦系数较大时,采用组合隔震时对上部结构的地震反应降低最显著。

3.4支座力-位移曲线
下图8、9分别表示的是组合隔震中铅芯支座和摩擦滑板支座的滞回曲线,此组合隔震结构在两个主轴方向上分别输入el波的南北分量和东西分量,由于隔震支座力和位移存之间的双向耦合作用的影响,因此,铅芯支座和摩擦滑板支座在x、y向上的滞回曲线并不是很规则。

通过计算图中曲线所围成的面积,可以得出支座的滞回耗能的多少,经计算得:铅芯支座在x向耗能为43kn·m,y
向耗能为22kn·m;滑板支座在x向耗能为52kn·m,y向耗能为30kn·m,可知,在组合隔震中的铅芯支座也发挥了滞回耗能的特性,只不过此时的铅芯支座耗能能力要比摩擦滑板支座的耗能能力小;若组合隔震中设置的是普通橡胶支座,由于其没有耗能能力,所以摩擦滑板支座将主要起到滞回耗能的作用。

图8铅芯橡胶支座的滞回曲线
图9铅芯橡胶支座的滞回曲线
4 结论
摩擦滑板支座的摩擦系数的变化对两种隔震结构的绝对加速度
影响都很大,在小摩擦系数下,结构绝对加速度降低幅度较大,而在高摩擦系数下,结构顶层的最大绝对加速度与抗震结构接近,隔震效果不明显。

另为,通过对滑移隔震结构和组合隔震结构耗能比的比较,发现组合隔震结构的隔震层耗能能力更好。

在实际组合隔震工程应用中铅芯橡胶支座设置的数量较少,这时影响组合隔震效果的主要因素是摩擦滑板支座的摩擦系数的选取。

参考文献
[1] 周福霖.工程结构减震控制[m].北京:地震出版社,1997.
[2] 党育,杜永峰,李慧.基础隔震结构设计及施工指南[m].北京:中国水利水电出版社,知识产权出版社,2007.
[3] 李宏男,李忠献,祁皑,贾影. 结构振动与控制[m].北京:中国建筑工业出版社,2005.
作者简介:王道文,男(1985年11月——)硕士,工程师。

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