下载文档原格式
林业科技情报2014Vol.46No.1高层框架结构基础隔震地震响应分析任力勇（黑龙江省林业设计研究院）［摘要］地震是具有突发性、破坏性的灾害，建筑物在地震的作用下，顷刻间会造成严重的经济损失，尤其是对人类的生命财产带来严重的威胁。
因此，如何减少地震作用对建筑物造成的破坏，已成为该领域的重要研究课题之一，而基础隔震技术的发展，为建筑结构的抗震设计与研究开辟了一个新途径。
［关键词］基础隔震；框架结构；地震Analysis On The Base Isolation SeismicＲesponse OfThe High－Layer Frame StructureＲen Liyong（Forest Designing AndＲesearch Institute Of Heilongjiang Province）Abstract：The earthquake has the characteristics of paroxysmal and destructive feature．By the effect of the earth-quake，the architecture is damaged so that sever economic loss is produced．Meanwhile，it produces sever threat to human life．As a result，how to reduce the damage for the architecture by earthquake becomes the one of the main research projects．The development of base isolation technology has produced a new approach to resist the earth-quake of the architecture structure．Key words：base isolation；frame structure；earthquake1框架结构基本概念及适用范围框架结构是由横梁和立柱组成的杆件体系，节点全部或大部分为刚性连接。
2024年建筑结构隔震与减震设计研究随着地震活动的不断增多和人们对建筑安全性能要求的提高，建筑结构隔震与减震设计成为了一个重要的研究领域。
本文将从隔震技术原理、减震技术方法、结构设计要点、地震动力学分析、安全性评估、工程实例分析以及未来发展趋势等方面进行详细探讨。
一、隔震技术原理隔震技术是一种通过在建筑基础与上部结构之间设置隔震装置，以隔离地震波对建筑结构的直接作用，从而减少地震对建筑的破坏。
隔震装置主要包括橡胶隔震支座、滑动隔震支座和混合隔震支座等。
这些隔震支座具有良好的弹性和阻尼性能，能够在地震时吸收和分散地震能量，降低结构的振动幅度，保护建筑免受地震破坏。
二、减震技术方法减震技术主要是通过在建筑结构中安装减震装置，以减少地震时结构的振动响应。
常见的减震装置包括阻尼器、减震支撑和隔震沟等。
阻尼器可以通过消耗地震能量来减少结构振动，减震支撑则通过改变结构的动力特性来降低地震响应。
而隔震沟则通过在建筑周围设置一定深度的沟槽，利用沟槽的变形来吸收地震能量，从而减少结构的振动。
三、结构设计要点在进行建筑结构隔震与减震设计时，需要考虑以下几个要点：首先，要合理选择隔震与减震装置的类型和参数，确保装置能够有效地发挥隔震和减震作用；其次，要优化结构的动力特性，使结构在地震时具有较低的自振频率和较大的阻尼比，从而减少地震响应；最后，要加强结构的整体性和连续性，确保结构在地震时具有良好的整体受力性能。
四、地震动力学分析地震动力学分析是建筑结构隔震与减震设计的基础。
通过对地震波的传播规律、结构的地震响应以及隔震减震装置的动力性能进行深入分析，可以为结构设计提供科学的依据。
地震动力学分析包括时程分析、反应谱分析和能量分析等方法。
这些方法可以帮助设计师预测结构在地震时的动力响应，从而优化结构设计，提高结构的抗震性能。
五、安全性评估安全性评估是建筑结构隔震与减震设计的重要环节。
通过对结构在地震作用下的受力性能、变形情况和破坏机理进行全面评估，可以确定结构的安全性能水平。
建筑物结构地震响应与减震控制技术研究地震是一种自然灾害，可能对建筑物的结构造成严重破坏。
为了保护人们的生命财产安全，研究建筑物结构的地震响应和减震控制技术变得至关重要。
本文将探讨地震对建筑物结构的影响以及减震控制技术的应用。
一、地震对建筑物结构的影响地震可以产生横向力和垂向力，对建筑物结构造成不同程度的影响。
横向力会导致建筑物产生倾斜和挤压应力，垂向力可能引起建筑物发生压缩和拉伸变形。
这些变形会导致建筑物结构的损坏，进而威胁到人们的安全。
二、减震控制技术的应用减震控制技术是一种用于减小地震对建筑物结构影响的方法。
下面将介绍几种常见的减震控制技术：1. 减震隔震技术减震隔震技术通过在建筑物的基础上安装减震装置，将地震能量转化为其他形式的能量，从而减少地震对建筑物的影响。
常见的减震装置包括橡胶隔震器、钢板隔震器等。
这些装置可以有效减少地震产生的振动，使建筑物结构得到保护。
2. 增加刚度和强度增加建筑物结构的刚度和强度也是一种有效的减震控制技术。
提高结构的刚度可以减小地震产生的位移，而增加结构的强度可以抵抗地震产生的力量。
通过采用更高强度的材料和优化结构设计，可以使建筑物能够更好地抵御地震的影响。
3. 阻尼技术阻尼技术是一种通过增加建筑物结构的阻尼来减小地震影响的方法。
常见的阻尼装置包括粘滞阻尼器、液体阻尼器等。
这些装置能够吸收地震产生的能量，减缓建筑物的振动速度，降低地震对建筑物的影响。
三、案例研究下面将介绍一个应用减震控制技术的建筑物案例：某高层建筑在设计时考虑到了地震的影响，并采用了减震控制技术。
该建筑物采用了减震隔震技术，使用了橡胶隔震器作为减震装置。
这些隔震器能够将地震的能量转化为橡胶的变形能量，从而减小了地震对建筑物的影响。
四、结论建筑物结构的地震响应与减震控制技术是一门重要的研究领域。
通过合理的减震控制技术的应用，可以有效减少地震对建筑物的影响，保护人们的生命财产安全。
在设计和建设建筑物时，我们应该充分考虑地震的因素，并采用合适的减震控制技术，以提高建筑物的抗震能力。
减震\隔震原理及在抗震技术中的研究与应用【摘要】：传统的抗震技术主要依靠提高结构自身的承载能力及变形能力抵抗、消耗地震能量，立足于“抗”，其目标是“小震不坏，中震可修，大震不倒”。
减震、隔震的研究，可实现由“抗”到“控”这一减震防灾观念的重大转变，更可以发挥设计者的主观能动作用，通过调整结构的刚度、阻尼、质量分布或对结构施加外力，可以控制结构的地震反应，从而保护结构安全及建筑功能，避免造成重大的人员伤亡和经济损失。
【关键词】：主动控制被动控制减震隔震Abstract: The traditional earthquake-proof techniques mainly rely on the improvement of the self bearing capacity and deformation capacity to resist and consume the earthquake energy, based on “resistance”, with the goal of “in the minor can not be destroyed, in the medium can be repaired, in the large should not collapse”. The study of the earthquake alleviation and separation can realize the transformation of the consepts from “resistance” to “control”, and a access for the designers to play their subjective initiative. Through the adjustment of the stiffness, damping, mass distribution of the structure or the external forces imposed on the structure, the earthquake reaction of the structure can be controlled, so as to protect the security of the structure and the building functions to avoid the significant casualties and economic losses.Key words: active control; passive control; earthquake alleviation; earthquake separation一、研究起因在目前所知的所有振动中，地震产生的振动从力度、能量来说是最大的，从破坏后果、产生灾害等方面来说是最严重的。
分析建筑结构隔震技术的研究和应用1. 引言1.1 研究背景建筑结构隔震技术是一种应对地震灾害的重要手段，其研究和应用对于保护建筑物、减少地震灾害带来的损失具有重要意义。
随着城市化进程的加快和人口密集度的增加，建筑物地震安全性的需求日益凸显。
地震是一种破坏性强、不可控制的自然灾害，对建筑物的破坏往往给人们的生命财产带来极大威胁。
研究建筑结构隔震技术，寻求有效的地震减灾途径，对于提高建筑物地震抗震性能具有重要意义。
隔震技术的研究与应用不仅可以提高建筑物的地震抗震性能，减少地震对建筑物的损害，还可以减少灾害事故的发生，降低经济损失，保障人们的生命财产安全。
建筑结构隔震技术的研究背景正是基于以上考虑，旨在提高建筑物的地震安全性能，降低地震灾害给人们带来的损失。
1.2 研究意义建筑结构隔震技术的研究意义主要体现在以下几个方面：1. 提高建筑结构的抗震性能。
隔震技术可以有效减少地震对建筑物的破坏程度，减轻地震灾害造成的人员伤亡和财产损失，提高建筑物的抗震性能。
2. 保护建筑物的结构安全性。
隔震技术可以减少地震对建筑结构的影响，延长建筑物的使用寿命，保护建筑物的结构安全性，降低维护和修复成本。
3. 促进建筑行业的科技进步。
隔震技术是建筑结构抗震设计领域的新技术，推动了建筑行业的科技进步和创新，促进了建筑结构设计和施工技术的发展。
4. 提升建筑设计水平和工程质量。
通过研究和应用隔震技术，可以提升建筑设计师和工程师的技术水平，提高建筑工程的质量和安全性，为建筑行业的可持续发展做出贡献。
1.3 研究目的研究目的是为了深入了解建筑结构隔震技术的原理和应用，探讨其在地震等自然灾害中的作用和效果。
通过对隔震技术的分类和优劣进行分析，总结其优势和局限性，为建筑领域的工程师和设计师提供更好的指导和参考。
通过研究建筑结构隔震技术的发展前景和未来研究方向，寻找改进和创新的途径，推动建筑结构的抗震能力和安全性不断提升，为保护人们的生命和财产安全做出贡献。
基于Benchmark模型的基础隔震地震响应分析摘要：基于第三阶段Benchmark问题的三层钢框架结构模型的基础上，采用ETABS建立三层钢框架的三维有限元模型，基于此模型进行基础隔震设计，并进行非线性时程分析，对比隔震与非隔震的地震响应。
研究结果表明：隔震结构的楼层剪力和楼层位移角均远小于非隔震结构，充分体现了隔震结构的优越性。
关键词：Benchmark；基础隔震；地震响应；高烈度区引言结构振动控制的概念最早是在1972年由美籍华裔学者姚治平（Yao J T P）[1]提出的。
其主要思想是使结构和控制系统共同抵御外界动荷载的作用，达到控制结构形态，减轻结构动力响应的目的。
据是否需要外界能源，结构控制分为以下四类[2]：被动控制系统、主动控制系统、半主动控制系统和混合控制系统。
结构振动算法的控制效果与结构和控制系统的多种因素有关，其中包括环境作用、结构特性、控制装置—作动器、观测状态以及作动器位置和数量等。
通过对实验的方法对各种控制算法有一个公认的比较和评价往往是比较困难的，这就促使了结构振动控制Benchmark模型仿真的研究与发展。
美国土木工程学会结构控制委员会分别于1997年、1999年和2004年提出了第一代、第二代、第三代基准建筑物[3]。
为使相关研究成果建立在一个标准的平台上，对第三阶段Benchmark模型中的三层钢框架采用基础隔震技术措施，分析其地震响应及其震动控制效果。
1、三层钢框架Benchmark模型第三阶段地震作用非线性Benchmark研究对象来自于美国SAC为加州地区设计的三幢钢结构建筑，它们分别代表了按加州规范设计的低、中、高三种典型钢结构建筑[4]。
SAC设计的3层钢结构平面尺寸为36.58m×54.87m，高11.89m，东西向6跨，南北向4跨，每跨跨距均为9.15m。
采用ETABS软件进行隔震结构与原结构的非线性动力分析，分析模型中梁、柱均采用空间杆单元，采用ETABS软件提供的橡胶隔震支座单元Isolator1+Gap单元并联进行模拟隔震支座。
采用基础隔震的框架结构抗震分析将某一多层钢筋混凝土框架基础隔震结构简化为单质点隔震模型并进行动力分析；采用有限元结构分析软件SAP2000，分别建立7层框架传统抗震结构和基础隔震结构的三维分析模型，进行多遇地震下的模态和反应谱分析。
研究结果表明：隔震结构相对于传统的抗震结构而言，其自振周期取到了有效的延长，同时结构的水平侧移有较大幅度的增大，但侧移主要集中于隔震层；而隔震结构的层间位移和层间剪力有较大幅度的减小。
标签：基础隔震；框架结构；SAP2000；模态分析；反应谱分析引言基于传统抗震方法的不足，20世纪70年代以来，随着科学技术的不断进步，人类对地震认识的不断深入，基础隔震技术应运而生。
基础隔震就是在基础与上部结构之间设置侧向刚度较小的隔震层，减小地震作用对上部结构的地震反应，并通过隔震层吸收、耗散一部分地震能，从而保证建筑结构以及内部仪器、设备的安全，在建筑结构抗震设计方法上实现了从“抗”到“隔”的重大突破[1-3]。
为了进一步论证采用基础隔震结构的隔震效果，文章以某一高烈度地区的实际工程为例，利用大型有限元分析软件SAP2000建模，分析对比传统抗震结构和基础隔震结构的地震响应。
1 理论分析1.1 单质点隔震体系的分析模型对于中低层建筑物，当采用基础隔震时，由于隔震层的水平刚度远小于上部结构，其侧向刚度一般为上部结构的1/50～1/150[4]，故地震作用时上部结构的层间相对水平位移很小，近似作整体平动，该隔震体系的水平侧移主要集中于隔震层（如图1（a）所示），因此，结构体系可简化为单质点隔震体系动力分析模型（如图1（b）所示）。
动力响应过程中的刚度和阻尼主要由该结构体系的隔震支座提供，因此，隔震体系的水平刚度和阻尼可近似由隔震层的刚度和阻尼替代[1]。
（a）（b）图1 单质点隔震体系的动力分析模型图1中，■g，■g，xg分别为地震时地面水平加速度、速度和位移；■s，■s，xs分别为地震时上部结构的水平加速度、速度和位移。
隔震结构的抗震效果分析郑斌;陈倩【摘要】通过对隔震结构的动力分析和结构特性测试，了解了隔震结构的抗震性能和机理，为隔震设计和应用提供了理论依据，而隔震建筑经历实际地震时的观测数据验证了隔震结构良好的抗震效果。
%According to the dynamic analysis of the isolated structure and the structural feature tests, the study introduces the seismic performance and the mechanism of the isolated structure, provides the theoretic reference for the isolated design and the application, and proves the isolated structure has better seismic effect according to the observatory data of the isolated buildings during factual earthquakes.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)020【总页数】2页(P38-39)【关键词】隔震结构;抗震;动力分析;结构特性【作者】郑斌;陈倩【作者单位】浙江科技学院土木工程系,浙江杭州310023;浙江科技学院土木工程系,浙江杭州310023【正文语种】中文【中图分类】TU3180 引言相比传统抗震建筑，隔震建筑不仅在震时体现了其优越的抗震性能，也由于其上部结构只产生相对缓慢的平移，而在保护一些重要历史文物、个人财产等方面起到了重要作用，同时还能有效预防二次灾害的发生，并且震后仅需更换隔震装置，建筑物便可重新使用，对震后的恢复工作极为有利。
1 隔震结构动力分析1.1 隔震结构动力分析模型对于基础隔震结构，可将其上部结构视为刚性。
隔震结构在水平和竖向随机地震同时作用下的响应分析的开题报告一、选题背景地震是地球自然界最为猛烈的震动，其可能导致房屋倒塌、人员伤亡和经济损失等严重后果。
因此，如何减少地震的破坏力，成为了一个重要而紧迫的问题，特别是在地震频繁的地区。
建筑物结构的震动响应是由多个因素决定的，其中一个关键因素就是地震的强度和方向。
在现代建筑结构设计的过程中，采用隔震结构技术来减少地震破坏已经成为了一种有效的手段。
隔震结构是通过在结构底部设置隔震支座或隔震橡胶等隔震装置，来减小地震作用力对建筑结构的影响，从而保护建筑结构和建筑物内的人员和设备安全。
二、选题内容本文将主要研究隔震结构在水平和竖向随机地震作用下的响应分析。
具体内容如下：1、地震响应分析基础介绍隔震结构的定义、分类和常见的隔震支座形式。
然后，对地震载荷和结构响应进行分析，以便更好地了解地震对建筑结构的影响。
2、隔震结构在水平地震作用下的响应分析根据结构的特点，分析隔震结构在水平地震作用下的响应情况。
首先是建筑结构的动力分析，然后是隔震结构的隔震效能分析，最后是结构变形和内力分析等。
3、隔震结构在竖向地震作用下的响应分析根据竖向地震作用的特点，分析隔震结构在竖向地震作用下的响应情况。
包括竖向地震基础反力、竖向地震阻尼器的选型、竖向地震阻尼器的作用效果等。
4、结论与展望对选题的研究结果进行总结和评价，并对相关问题进行讨论，提出今后研究的方向和建议。
三、研究意义本文的研究目的是探究隔震结构在水平和竖向随机地震作用下的响应分析，为建筑结构设计提供基础研究。
本文的研究结果有助于提高现代建筑结构的抗震能力，保障人们和设备的生命财产安全。
同时，也拓宽了结构动力学研究分析的应用范围。
四、参考文献查阅文献，包括国内外相关课题的研究成果、学术论文、专业书籍、相关标准和正式文件等。
要求对相应的文献进行梳理，确保研究内容的科学性和实际性。
R E A LE S T A T EG U I D E |181新型隔震装置在地震作用下的动力响应研究王 培 李金波 (山东省建筑设计研究院有限公司 山东 济南 250001)[摘 要] 本论文旨在研究新型隔震装置在地震作用下的动力响应㊂首先介绍了地震作用下结构的动力响应特点,包括地震特性和地震波以及结构动力学基本理论㊂然后探讨了隔震装置的原理和分类,并关注新型隔震装置的发展趋势㊂接着详细阐述了新型隔震装置的设计与分析方法,包括材料选择㊁耗能机制㊁几何参数优化以及非线性分析方法㊂进一步介绍了通过数值模拟和试验研究来评估新型隔震装置的动力响应性能,并提供了实际工程中的应用案例,涵盖高层建筑㊁桥梁和基础设施等领域㊂对新型隔震装置的优缺点进行了评价,总结了其优势并讨论了改进方向㊂最后,给出了本研究的主要结论,并展望了未来研究的方向和建议㊂[关键词] 新型隔震装置;地震动力响应;设计与分析方法;动力模拟;试验研究㊂[中图分类号]T U 352.12 [文献标识码]A [文章编号]1009-4563(2023)23-181-03引言地震是一种常见而严重的自然灾害,给人类社会和基础设施带来了巨大威胁㊂在地震发生时,建筑物㊁桥梁和其他结构容易受到外部振动的影响,可能导致结构损坏㊁倒塌和人员伤亡㊂因此,如何提高结构在地震作用下的抗震性能成为了工程界的重要研究课题㊂传统的结构抗震设计通常采用加固和刚性化的方法,通过增加结构的刚度和强度来提高其抗震能力㊂然而,这种传统设计方法存在局限性,无法完全消除地震对结构的影响㊂同时,考虑到长期使用和维护成本,以及对环境的影响,传统设计方法也不够经济和可持续㊂隔震技术作为一种新型的抗震设计方法,逐渐受到了广泛关注㊂隔震装置可以将结构与地基隔离,减小地震波传至结构的作用力,从而降低结构的动力响应㊂相比传统设计方法,隔震技术具有较好的抗震效果㊁节约材料和减少能耗的潜力,并且在保护人员安全和减轻地震灾害损失方面具有显著优势㊂1 地震作用下的结构动力响应:地震作用下的结构动力响应是指在地震波传播到建筑物或其他结构时,结构对地震激励产生的振动和变形的反应㊂地震波以强烈而复杂的方式传播,通过地面的振动作用于结构体系㊂这种地震作用导致结构内部和外部发生各种动态响应,包括加速度㊁速度㊁位移㊁应力和惯性力等㊂在地震作用下,结构的动力响应表现为以下几个特点:振动模态:结构会以多种振动模态进行响应,每种振动模态具有不同的频率㊁振幅和相位㊂结构的固有振动模态取决于其刚度㊁质量分布和边界条件㊂动态变形:结构在地震波作用下会发生动态变形,主要表现为结构的位移和扭转㊂这些变形可能导致结构内部的应力和应变集中,进而影响结构的稳定性和耐久性㊂惯性力和惯性荷载:地震作用产生的惯性力是结构动力响应的重要组成部分㊂惯性力与结构的质量和加速度成正比,对结构的稳定性和变形产生影响㊂同时,惯性荷载也会引起结构的附加荷载,需要在设计和分析中考虑㊂耗能与能量传递:地震作用会导致结构内产生的能量传递和损耗㊂一部分能量通过结构的耗能机制(如塑性变形㊁摩擦耗能等)耗散掉,从而减小结构的响应㊂另一部分能量则被传递到结构的其他部分或地基中㊂非线性效应:在强地震作用下,结构可能出现非线性效应,如材料的非线性行为㊁接缝的开裂和滑移等㊂这些非线性效应会进一步改变结构的响应特性,并对结构的安全性和可靠性产生影响㊂2 隔震装置的原理和分类:隔震装置是一种用于减小地震作用对建筑物或其他结构产生影响的装置,它通过将结构与地基分离,减缓地震波传递到结构的能量,并降低结构的动力响应㊂隔震装置的原理基于质量-刚度-阻尼相互作用的基本原理㊂隔震装置的工作原理可概括为以下几个方面:质量隔离:隔震装置在结构上设置额外的质量,使结构整体具有较大的质量㊂地震波传播到结构时,一部分能量将被隔震装置的质量吸收,从而减小地震作用到达结构的能量㊂刚度调节:隔震装置可以通过调整其刚度来改变结构的固有周期㊂当地震波与隔震装置发生交互作用时,隔震装置的刚度可以与结构的固有刚度形成差异,从而抑制共振效应,减小结构的动力响应㊂阻尼控制:隔震装置中的阻尼元件可以通过消耗地震波传递过程中的能量来减小结构的振动幅值和动力反应㊂阻尼机制可以采用多种方式,如摩擦阻尼㊁液体阻尼等㊂根据结构与地基之间的分离方式和隔震装置的特点,隔震装置可以分为不同的分类:橡胶隔震装置:采用橡胶材料作为隔震媒介,通过橡182 |R E A LE S T A T EG U I D E胶的弹性变形来实现质量隔离和柔性刚度调节㊂橡胶隔震装置具有较好的耐震性能和变形能力,广泛应用于建筑物㊁桥梁等领域㊂钢球隔震装置:利用钢球之间的滚动摩擦来实现质量隔离和柔性刚度调节㊂钢球隔震装置具有较大的位移容量和较高的耐久性,在桥梁等大跨度结构中得到了广泛应用㊂液体隔震装置:利用流体介质(如液体)的粘性特性和阻尼作用来实现能量耗散和振动减小㊂液体隔震装置具有良好的阻尼性能和耐久性,适用于各类结构㊂动力隔离装置:采用主动控制技术,通过感知结构的动态响应并实时调节隔震装置的刚度和阻尼,以更精准地控制结构的动力响应㊂动力隔震装置在某些特殊场合和高要求的结构中得到了应用㊂综上所述,隔震装置通过质量隔离㊁刚度调节和阻尼控制等原理,能够有效减小地震作用对结构的影响㊂不同类型的隔震装置适用于不同的结构类型和工程需求,其选择和设计需根据具体情况进行评估和3 新型隔震装置的设计与分析方法:需求分析:首先要明确隔震装置应用的具体需求和目标,包括待保护结构的类型㊁地理位置㊁地震烈度等㊂根据这些需求确定设计的基本参数和性能指标㊂隔震系统选择:根据需求分析,选择适合的新型隔震装置系统㊂例如,可以选择橡胶隔震装置㊁钢球隔震装置或液体隔震装置等㊂对于特殊情况,也可考虑动力隔震装置㊂结构模型建立:建立待保护结构的准确数学模型,包括结构的几何形状㊁材料性质㊁约束条件等㊂采用有限元分析等工具将结构离散为节点和单元,以进行后续的分析和计算㊂动力响应分析:通过数值模拟方法,利用结构的数学模型和地震输入,对隔震装置与结构的耦合系统进行动力响应分析㊂分析包括计算结构的加速度㊁速度㊁位移㊁内力㊁惯性力等参数㊂性能评估:根据动力响应结果,评估隔震装置的性能表现㊂可以考虑结构的最大位移㊁最大应力㊁能量耗散㊁共振频率等指标,以评价隔震装置的效果和稳定性㊂优化设计:如果性能评估发现隔震装置的性能不满足要求,可以进行优化设计㊂通过调整隔震装置的参数,如刚度㊁阻尼㊁质量等,来改善隔震效果㊂实验验证:为了验证数值模拟结果的准确性和可靠性,可以进行物理实验㊂通过在震动台上模拟地震加载,并测量结构的响应,以验证设计和分析方法的有效性㊂综上所述,新型隔震装置的设计与分析方法涉及需求分析㊁隔震系统选择㊁结构模型建立㊁地震输入㊁动力响应分析㊁性能评估㊁优化设计㊁实验验证以及系统集成和施工等多个环节㊂这些方法的正确应用可以帮助工程师优化设计方案,提高结构的抗震性能和地震灾害防御能力㊂4 新型隔震装置的动力模拟与试验研究:新型隔震装置的动力模拟与试验研究是为了评估和验证隔震装置在地震作用下的性能和效果,通常包括以下方面:动力模拟:通过数值模拟方法对隔震装置与结构系统进行动力响应分析㊂这包括建立结构的数学模型㊁选择适当的地震输入㊁采用合适的有限元分析等技术手段㊂动力模拟可以计算出隔震装置与结构的振动响应,如加速度㊁速度㊁位移等㊂试验设计:为了验证动力模拟结果的准确性和可靠性,需要进行物理试验㊂试验设计包括确定试验样本的尺寸㊁材料㊁加载方式等参数,并制定相应的试验方案㊂同时,需要选择合适的地震波输入条件,以模拟实际地震环境㊂试验设备与仪器:在试验中使用合适的设备和仪器来测量结构的动态响应㊂这可能包括加速度计㊁应变计㊁位移传感器㊁压力传感器等㊂这些设备和仪器能够记录和测量结构在地震加载下的动力响应数据㊂地震模拟:通过地震模拟设备或振动台来模拟地震加载条件㊂地震模拟设备可以产生不同强度和频率的地震波,并将其输入到试验样本上㊂这样可以在受控条件下研究隔震装置的响应特性和性能㊂数据分析与比对:在试验过程中获取的动态响应数据可以与动力模拟结果进行比对和分析㊂通过对比试验数据和模拟结果,评估隔震装置的性能和有效性㊂这可以帮助验证模拟方法的准确性,并提供改进设计的依据㊂结果评估与优化:基于试验数据和模拟结果,进行隔震装置性能的评估㊂根据评估结果,可以对隔震装置的设计进行优化,调整隔震装置的参数,以提高结构的抗震性能㊂5 新型隔震装置在实际工程中的应用案例:新型隔震装置在实际工程中已经得到广泛应用,以下是一些典型的案例:日本东京塔:位于日本东京的东京塔是一座标志性的观光塔㊂为了提高其地震抗力,采用了橡胶隔震系统㊂通过在基础与地下结构之间设置多个橡胶隔震装置,成功减小了地震对塔楼的影响㊂加利福尼亚州萨克拉门托国会大厦:该建筑物使用液体隔震系统进行抗震设计㊂液体隔震装置可以吸收和耗散地震能量,有效降低了结构的动态响应,保护了国会大厦免受地震损坏㊂香港迪士尼乐园:迪士尼乐园内的某些建筑物采用了钢球隔震装置㊂这些钢球隔震装置可以提供灵活的隔震效果,使建筑物在地震发生时能够减小振动幅度,确保游客的安全㊂R E A LE S T A T EG U I D E |183这些案例说明了新型隔震装置在不同类型的工程中的应用㊂隔震装置的选择取决于具体的工程需求和所处地区的地震条件㊂通过合理的隔震设计和应用,可以提高建筑物和桥梁等结构的地震抗力,降低地震灾害对人们的影响㊂6 新型隔震装置具有以下的优点和缺点:优点:提高抗震性能:新型隔震装置能够有效降低地震作用对结构的传递,减小结构的动态响应,从而提高结构的抗震性能,保护人员和财产的安全㊂减小结构破坏风险:隔震装置可以有效吸收和耗散地震能量,减少地震引起的结构破坏风险㊂通过限制结构的变形和振动,延长结构的使用寿命,减少维修和重建成本㊂灵活性与可调性:新型隔震装置通常具有灵活的设计和可调节的性能,能够根据特定的工程需求进行定制㊂通过调整隔震装置的参数,如刚度㊁阻尼等,可以实现不同的隔震效果㊂节能环保:隔震装置的应用可以降低结构受力,减少了结构材料的损失和能源消耗㊂此外,隔震装置可以减少结构振动对周围环境的干扰和噪声污染,提高建筑物的舒适性㊂缺点:成本较高:新型隔震装置的设计㊁制造和安装成本相对较高㊂这包括隔震装置本身的成本以及与其配套的监测设备和维护费用㊂因此,在一些预算有限的项目中可能不太容易普及应用㊂需要专业设计和施工:新型隔震装置的设计和施工需要专业的工程师进行设计和指导,并且需要合格的施工团队进行安装㊂这增加了项目的复杂性和技术难度㊂维护和监测要求高:隔震装置需要定期检查和维护,以确保其正常运行和长期稳定性㊂同时,为了评估隔震装置的性能,需要配备适当的监测设备进行实时或定期的数据采集和分析㊂综上所述,新型隔震装置在提高抗震性能㊁降低结构破坏风险㊁灵活性和节能环保方面具有明显的优势㊂然而,高成本㊁需要专业设计和施工以及维护和监测要求高是其主要的缺点㊂在实际应用中,需要综合考虑项目的需求㊁经济性以及技术可行性来评估是否采用新型隔震装置㊂结论新型隔震装置是一种有效的技术手段,可以提高结构的抗震性能,减小地震作用对建筑物和桥梁等结构的影响㊂它具有降低结构破坏风险㊁灵活性与可调性㊁节能环保等优点㊂然而,新型隔震装置的应用面临成本较高㊁需要专业设计和施工以及维护和监测要求高等挑战㊂在实际工程中,需要综合考虑项目的需求㊁经济性和技术可行性,评估是否采用新型隔震装置㊂随着技术的不断进步和经验的积累,新型隔震装置的应用将进一步推广和完善,为抗震建设提供更加可靠的解决方案㊂展望:随着科学技术的不断发展和创新,新型隔震装置在未来将继续迎来更大的发展和应用㊂以下是对未来展望的几点:创新材料与设计:随着材料科学和工程技术的进步,将有更多新型材料和设计出现,以进一步提高隔震装置的性能和效果㊂例如,开发具有优异减震特性的新型复合材料㊁智能材料等,将为隔震装置带来更好的性能和可靠性㊂多功能隔震装置:未来的隔震装置可能会集成多种功能,如节能㊁环保㊁噪音减少等㊂隔震装置将从单一的抗震目标延伸到更广泛的领域,以满足社会和环境方面的需求㊂数据驱动的监测与管理:随着物联网和大数据技术的发展,将能够实时获取㊁分析和管理隔震装置的运行数据㊂这将使得对隔震装置的监测㊁维护和管理更加有效和精确,提高其可靠性和持久性㊂应用领域拓展:除了传统的建筑物和桥梁应用外,新型隔震装置还可以扩展到其他领域,如核电站㊁航天器㊁交通设施等㊂这些领域对抗震能力和结构安全性要求更高,新型隔震装置具备良好的应用前景㊂国际合作与标准制定:随着隔震技术的不断发展,国际合作和标准制定将变得更加重要㊂各国可以分享经验㊁共同研究和制定推动隔震技术应用的国际标准,促进该技术在全球范围内的推广和应用㊂参考文献[1] 黄浩鸣,陈征林,魏陆顺.新型摇摆隔震装置振动台试验研究[J ].南华大学学报(自然科学版),2022,36(05):48-54+84.[2] 谢波,叶明坤,金淑茜等.基于新型分离式隔震装置的高低墩连续梁桥动力分析[J ].工程抗震与加固改造,2021,43(02):62-68.[3] 赵帅兵,刘文光,何文福等.新型多级隔震装置试验及最优参数分析[J ].世界地震工程,2021,37(01):57-65.[4] 张雪峰.变曲率摩擦摆文物隔震装置的性能研究[D ].西安建筑科技大学,2020.[5] 陈兆仁.钢筋沥青隔震装置弹塑性二阶稳定研究及工程应用[D ].湖南大学,2018.[6] 肖发平.新型三维隔震装置设计及其在古木结构中应用研究[D ].广州大学,2018.[7] 马艳.应用新型滑移隔震装置模型结构振动台试验及地震反应分析[D ].西安建筑科技大学,2015.。
建筑结构地震响应与减震控制技术研究地震是自然界中常见的灾害，给人类和建筑物带来了巨大的破坏和危害。
为了保证建筑物在地震中的安全性和可靠性，建筑结构地震响应与减震控制技术变得尤为重要。
本文将从地震响应和减震控制两个方面探讨建筑结构在地震中的表现以及减震控制技术的研究进展。
一、建筑结构地震响应1. 地震力的作用地震力是地震发生时作用于建筑物的惯性力和减震器的反作用力。
地震力的大小受到地震波的强度、频率和建筑物的质量、刚度等因素的影响。
在地震中，建筑物会受到从地基传递的地震力的作用，产生位移、加速度和应力变形等响应。
2. 结构的地震反应建筑结构在地震中的响应主要包括位移响应、加速度响应和应力响应。
位移响应是指建筑物在地震中发生的位移变化，包括水平位移和垂直位移。
加速度响应是指建筑物在地震中加速度的变化，可以通过地震观测仪器来进行监测。
应力响应是指建筑物中发生的变形和应力的分布情况，反映了结构的变形能力和结构的强度状况。
3. 结构的地震性能评估为了评估建筑结构在地震中的性能，需要进行地震的动力分析和静力分析。
动力分析可以通过数值模拟和试验来进行，包括时间历程分析、模态分析和频谱分析等。
静力分析则是以建筑物的刚度和质量为基础，通过静力平衡方程来分析结构的受力情况。
二、减震控制技术研究1. 减震技术的发展减震技术是为了降低建筑物在地震中受到的地震力，减小地震响应，从而提高建筑物的抗震能力。
随着科技的进步和对地震灾害的认识加深，减震技术也得到了快速的发展。
常见的减震技术包括基础隔震技术、减震支撑技术和消能技术等。
2. 基础隔震技术基础隔震技术是通过在建筑物和地基之间设置隔震装置来降低地震力的传递。
这种技术可以将地震波的能量分散到隔震装置上，保护了建筑物的结构不受到严重的破坏。
常见的基础隔震装置包括橡胶隔震器、钢板隔震器和液体隔震器等。
3. 减震支撑技术减震支撑技术是通过在建筑结构中添加减震装置来提高其减震能力。
关于抗拔对于基础隔震结构对地震响应的效果研究Panayiotis C. Roussis, M.ASCE1 摘要：不利的拉力或上拔力会对隔震系统和上部结构带来不利的影响，而隔震支座在一定条件下会出现这种不利的的拉力或上拔力。
本研究报告是根据XY摩擦摆（FP）滑移隔震系统做出的关于抗拔对于隔震结构对地震响应的影响的研究。
作为新一代隔震硬件，抗拔的FP隔震装置——XY- FP能够凭借它具有承受拉力的特性对上部结构提供抗拔力。
为了更好的理解隔震装置的拉拔或拉力现象以及他们对结构性能和隔震系统的影响，进行了对隔震的实际建筑受双向水平地震激励的非线性时程分析。
分析采用了增强版的3D-BASIS- ME（有限元）程序，这个程序曾做过改进，新增了能够模拟XY- FP隔震装置拉力特性的单元。
结果表明：通过增加隔震系统摩擦力，XY-FP隔震装置中的拉力，不管是对整个隔震系统响应还是上部结构响应没有任何显著的影响。
DOI: 10.1061/ASCEST.1943-541X.0000070CE数据库主题词：基础隔震；抗拔力；拉力；非线性分析前言隔震设备硬件显著的发展以及与之平行的分析模型和实验验证技术领域的研究的发展已经促进了隔震装置被越来越多的认可。
最根本的隔震的基本原则包括通过提供额外的灵活性和耗能能力来防止去耦结构对水平地面的破坏，从而在地震事故（1999年的naeim和kelly）中减轻结构振动和破坏的严重性。
然而，在一定的条件下（例如：有较大高宽比的细长的上部结构和在支撑柱和挡墙下有合并支座的结构），隔离支座能承受不良的拉力或拔力，以防它们的发生可能会对隔离系统和上部结构产生有害的影响。
尤其是，拔力的出现（在滑动支座和合梢固定橡胶支座中）可能导致上部结构的倾覆或隔离支座的毁坏（由于再次承担较大的冲力）使它们不能继续支撑垂直荷载。
类似的，拉力的发展（在弹性支座中）也可能导致支座的破裂致使它们不能继续承担垂直荷载。
为解决这一问题，提出了许多的抗拔途径，其中一些已经付诸实践。
下面给出对于这些系统和它们各自局限性的简要介绍。
由日本的住友建设发展并被用于越谷市住友商会1990年建设的10层大楼Excel Minami-Koshigaya中的是一个包含两个巨大的正交刚臂（见图1）的抗拔装置。
而与上部结构和基础有关联的相对的刚臂，连锁后产生的拔力相当于提供默认为1cm的空隙，从而抑制上部结构产生进一步拔力。
这个外部的隔离系统机制还没有经过测试，而它对于隔震系统的影响据作者目前所知也还没有进行过评估。
图1：日本越谷市（住友建筑1990）Excel Minami-Koshigaya建筑中使用的抗拔装置图中注释：displacement-control device——位移控制装置；elastomeric bearing——橡胶支座；cylindrical sleeve——圆柱形套筒；high-strength bolt——高强度的螺栓图2：弹性体支座中包含的位移控制和抗拔装置（Kelly et al. 1987）Kelly et al.（1987）和Griffith et al.（1988a,b, 1990）提出了一个用于提供抗拔力和橡胶支座位移控制的机械装置。
这个系统已经在隔震结构处于地震模拟器条件下的检测过程中进行了研究。
这个装置结合了弹性体支座的一个中央洞，包括两个高强度螺栓，并且为使螺栓有一定的自由度将它们载入了圆柱形套筒中（见图2）。
这个机械装置只有当支座承受相当大的拔力或横向变形时才会起作用。
实际上，这个系统可以把拔力限制在一定的范围内，其界限取决于机制的双重功能，来避免拔力太大使支座不能同时提供侧向位移控制。
除了这个限制，这个装置隐藏在无需移动或拆分支座的支座抑制检查中。
Logiadis （1996）Kasalanati 和Constantinou （1999）曾共同提出了防止隔离装置中拉力和拔力的预应力技术。
使用预应力钢筋束提供给支座足够的额外收缩力来使拉力和拔力得到制止。
这个系统尽管已经经过检测证明它是有效性的和在行为上是可预测的，但是系统很复杂而且可能影响隔离系统的性能。
如图3（a）中所示的是包含抗拔设备的单向平面滑动支座，Nagarajaiahet al（1992）曾经在一个由螺旋钢弹簧提供恢复力的隔离系统中对它进行过检测。
同样的抗拔理念也可以被用在曲面的滑动支座中，正如旧金山靠近奥克兰海湾大桥的地方使用的单向摩擦摆(FP)支座【如图3（b）】。
可以注意到这个抗拔设备在它发生作用前由于它是圆柱形的滑动面而允许产生一些拔力。
如果位移要求比较低的话这种抗拔装置还可以扩展为多向的滑动支座。
图3（a）包含抗拔装置的单向平面滑动支座Nagarajaiah et al. （1992）（b）旧金山靠近奥克兰海湾大桥附近设置的抗拔的单向FP支座的照片图4 抗拔XY-FP隔离系统的三维视图（Roussis and Constantinou 2006a）在新一代的隔离硬件中，最近由作者（Roussis and Constantinou 2006a）介绍的XY-FP可拉张支座，提供了一个抗拔的机械装置。
基于FP原理（Zayas et al.1987; Mokha et al. 1988），XY-FP支座包含两个通过滑动装置相连的正交凹槽从而支座中可以出现一定的拉力来防止潜在的拔力（见图4）。
Roussis and Constantinou（2006a）已经建立了XY-FP隔离装置的数学模型和操作原则。
由于它不同的配置，XY-FP隔离系统提供了有效的抗拔力，暂且不论支座中的位移状态以及它在两个正交方向的双向运动解耦，它为支座在主要水平方向提供了不同刚度和能量消耗的的能力。
一个在Buffalo的大学地震模拟器中进行的通过大量的实验验证的方案证明了，这个概念的有效性，并且提供了XY-FP隔离装置在抗拔方面有效性的证明（Roussis and Constantinou 2006b）。
作为成果，XY-FP可张拉支座的应用已经在世界范围内成功的展开了。
实际的例子包括在加利福尼亚的洛杉矶紧急行动中心（LA EOC）和在中国北京的混合复杂联系Linked Hybrid Complex。
在LA EOC的设计中新的抗震技术的实施是主要部分，因为保证结构再一次大震级地震过后仍具有工作性。
为了保证LA EOC能抵抗一次重大地震，这个82000平方英尺两层楼高的结构使用了22个XY-FP可张拉支座和44个FP支座（见图5（a））来抗震隔离。
北京的Linked Hybrid Complex包括了由封闭的空中通道网相连的8个不对称的21层塔楼（见图5（b））。
这个22万平方米既创新又非常复杂的结构就有安装在空中通道上的XY-FP可张拉支座。
图5： XY-FP可张拉支座在实际中的应用：（a）加利福尼亚的LA EOC（b）中国北京的Linked Hybrid Complex本文集中研究了由XY-FP滑移隔震系统提供的抗拔力对于隔震结构对地震响应的影响。
为了更好的理解隔震装置的拉拔或拉力现象以及他们对结构性能和隔震系统的影响，进行了对隔震的实际建筑，雅典的新卫城博物馆（希腊）受双向水平地震激励的非线性时程分析。
分析采用了增强版的3D-BASIS- ME （Tsopelaset al. 1994）有限元程序，这个程序曾做过改进，新增了能够模拟XY- FP隔震装置（Roussis and Constantinou 2005）拉力特性的单元。
通过对装备了一个正规的FP隔离装置的隔震结构的分析来识别易于发生张拉的独立结构，进而在结构上应用3D-BASIS-ME分析把易于发生张拉的独立结构替换成XY-FP隔离装置。
在分析中激发的动作被任意缩放来使FP隔离装置中产生明显的拉拔力，因而可以确定在实际结构中使用XY-FP隔离装置的作用。
隔震结构的描述新卫城博物馆被设计为一个地上四层地下四层的建筑，其中一层为停车库，一层放置机械装置（见图6（a））。
计划中这个建筑是一个边长分别为大约60，75，40，100米的四边形。
这个结构体系是结合了抗震墙的钢筋混凝土结构。
由于当地存在不能移动或干扰的考古发现，结构的重力承载元素的分配是高度不对称的。
这个结构的总地震重量有407百万。
图6（b）描绘了这个隔离结构的计划视图，显示了它的基本尺寸及支座位置。
计划包括了最重的支座和负荷最小的支座（重力负荷包括恒载和活载的一半）的识别及负荷值的显示。
显而易见，支座上很大的范围都在承受重力荷载。
图6（a）希腊雅典的新卫城博物馆示意图 (b)显示隔震支座位置的隔震结构俯视图在本研究中，有94个凹滑动支座的结构是可以隔震的。
这个隔震装置设计包括，曲率半径为2235毫米，动态下的摩擦系数标称值大约是0.04，具有250毫米的位移能力。
当考虑到属性，年限，温度，污染的影响时，摩擦系数上限和下限的值被分别的确定为0.055和0.035。
分析模型这个分析是建立在由Roussis and Constantinou（2005）确立并在3D-BASIS-ME方案中实施的XY-FP隔离装置的数学模型上的。
XY-FP装置的成分里包含两个独立的单轴滞元素，使其在主要隔离方向上有产生不同界面摩擦特性的能力，允许压缩到拉伸的连续过度，反之亦然。
隔震结构的非线性动力响应是根据3D-BASIS-ME方案进行分析性预测的。
这个分析是分成两个阶段实施的。
在第一阶段，用作分析的结构仅仅通过常规的FP隔离装置（没有抗拔能力）来隔震，目的是确定承受拔力的隔离装置。
在SAP2000计划中（电脑和结构，公司，1998）进行了对于具有相似隔离系统模型的结构额外的分析，用来作为对比。
在第二阶段，对于那些把易于拉拔的隔离装置（由第一阶段确定）替换为抗拔的XY-FP隔离装置的结构进行分析。
这个结构在三对双向地震作用下进行了分析。
通过某种方式分别激发每个组成部分来强调倾覆力矩的影响和增加拉拔发生的可能性。
值得注意的是能代表比新卫城博物馆的最大地震还明显强烈的缩放议案。
表一列出了在地震分析中地面峰值运动的特性和相应的比例因子。
通过在X或Y方向上转换组件一共考虑运用了6个地震输入组合。
表一：在分析中选定的地面动作和规模因素在3D-BASIS-ME方案中的上部结构模型使用了三维表示。
在水平面上的每一个面都被集中到一个有三个自由度的单点（两个平动和一个转动）。
表二中给出了结构的性能。
动态特性作为3D-BASIS-ME方案的输入，要求上部结构模型可以使用SAP2000计划。
一共使用了15种假定为0.04的阻尼比的模型。
表三显示了前五个模型的自由震动阶段。
表二：分析结构的性质表三：基底固定结构的自由震动时期用个别隔离装置的非线性的力和位移特性作为模型可以明确的表示出具有图6（b）中所示的空间结构的隔离系统。
