橡胶支座隔震结构的分析模型与方法
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新疆八度区某医院楼隔震设计发布时间:2021-09-17T08:14:55.365Z 来源:《工程建设标准化》2021年6月12期作者:董昆[导读] 采用橡胶隔震支座对新疆某医院楼进行隔震设计,通过盈建科软件对结构进行隔震分析。
分析结果表明:通过合理布置铅芯橡胶隔震支座和天然橡胶支座,隔震结构的偏心率满足设计要求董昆新疆建筑设计研究院有限公司,乌鲁木齐 830002[摘要]采用橡胶隔震支座对新疆某医院楼进行隔震设计,通过盈建科软件对结构进行隔震分析。
分析结果表明:通过合理布置铅芯橡胶隔震支座和天然橡胶支座,隔震结构的偏心率满足设计要求;该橡胶隔震支座布置方案可以使结构满足降一度设计的要求;隔震支座在重力荷载代表值作用、风荷载作用、设防地震作用和罕遇地震作用下的性能均能满足规范的要求。
[关键词]隔震设计;橡胶隔震支座;隔震目标;层间位移角1 工程概况新疆某医院楼为钢筋混凝土框架结构。
结构抗震设防烈度为8度,第二组,设计基本地震加速度值为0.20g,II类场地,多遇地震下,地震影响系数αmax=0.16;罕遇地震αmax=0.90。
结构阻尼比为0.05。
抗震设防类别为乙类。
基本风压为0.60kN/m2,地面粗糙度B类。
该项目地上6层,层高3900;隔震层兼设备层,层高2150;地下1层为人防,层高4200。
建筑高度为23.7m,长度为63.1m,宽度为42.1m,高宽比0.55。
2 隔震方案技术可行性分析本工程中,结构平面接近矩形,建筑总高度23.70米,钢筋混凝土框架结构,非隔震时首层以上质量和刚度沿高度分布比较均匀,结构基本周期为1.08s。
建筑场地为Ⅱ类;满足《抗震规范》12.1.3条第2款要求[1]。
风荷载标准值产生的水平力不超过结构总重力的10%,满足《抗震规范》12.1.3条第3款要求[1]。
高度及高宽比较小,符合《抗震规范》要求。
该结构在四周设置防震缝,缝宽400mm,满足《抗震规范》要求。
摩擦摆支座隔震结构实用设计方法
陈鹏;周颖
【期刊名称】《地震工程与工程振动》
【年(卷),期】2017(37)1
【摘要】本文以9度区某高层建筑为背景,重点介绍摩擦摆支座隔震的工作原理、设计参数以及设计流程和方法。
分别采用铅芯橡胶支座和摩擦摆支座方案进行了隔震设计,以两种方案的隔震层力学简化模型的相似性为基础,比较两种隔震设计方案的异同,通过时程分析方法比较了两种隔震方案的隔震效果。
研究结果表明,尽管两种支座特点迥异,但只要控制隔震层力学参数相似,便能得到相近的减震效果。
【总页数】8页(P56-63)
【关键词】高烈度区;高层建筑;隔震设计;摩擦摆支座;铅芯橡胶支座;时程分析
【作者】陈鹏;周颖
【作者单位】同济大学土木工程防灾国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU973.2;TU352.1
【相关文献】
1.水平双向地震作用对摩擦摆基础隔震结构隔震支座位移的影响 [J], 王建强;李静;丁永刚
2.摩擦摆隔震技术研究和应用的回顾与前瞻(Ⅰ)——摩擦摆隔震支座的类型与性能[J], 龚健;周云
3.摩擦摆隔震技术研究和应用的回顾与前瞻(Ⅱ)——摩擦摆隔震结构的性能分析及摩擦摆隔震技术的应用 [J], 周云;龚健
4.某采用摩擦摆隔震支座的钢筋混凝土框架结构设计与分析 [J], 杨忠平;雷远德;邓烜;郁银泉;李戚齐
5.框架隔震结构中摩擦摆支座参数变化对隔震效果研究 [J], 顾陈;陈开树;吴超瑜;毛祥华
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第29卷第2期 2006年2月合肥工业大学学报(自然科学版)J OU RNAL OF H EFEI UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GYVol.29No.2 Feb.2006 收稿日期:2005203223作者简介:王伟刚(1973-),男,安徽合肥人,合肥工业大学硕士生;盛宏玉(1957-),男,安徽合肥人,合肥工业大学教授,硕士生导师.橡胶垫隔震支座的一种弹塑性计算模型王伟刚, 盛宏玉(合肥工业大学土木建筑学院,安徽合肥 230009)摘 要:为有效地防止地震作用对建筑结构和部件引起的破坏运动,文章采用Ansys8.1程序中已有的单元,建立了橡胶隔震支座的弹塑性计算模型。
通过典型结构实例分析,初步证明了文章建议的方法简便有效,较合理地模拟了模型,能够满足工程验算要求,为隔震结构工程计算提供了合理方法和理论根据。
关键词:橡胶隔震支座;弹塑性计算模型;Ansys8.1中图分类号:TU311.3 文献标识码:A 文章编号:100325060(2006)022*******A elasto 2plastic model of the rubber bearings base 2isolation systemWAN G Wei 2gang , SH EN G Hong 2yu(School of Civil Engineering ,Hefei University of Technology ,Hefei 230009,China )Abstract :The elasto 2plastic model of t he rubber bearings base 2isolation system is established by t he p rogram Ansys8.1.Wit h analysis of a typical st ruct ure ,it is shown t hat t he met hod suggested by t he aut hors may be used in performance 2based design as a simple and effective tool.K ey w ords :rubber bearings base 2isolatio n system ;elasto 2plastic model ;Ansys8.10 引 言隔震体系是被动控制体系的一种,其作用就是把结构和部件与可能引起破坏的地震地面运动或支座运动分离开来[1,2]。
PKPM隔震设计模块的新隔规算例分析与对比结构在地震作用下的响应分析通常有两种方法:一种是振型分解反应谱法,按照不同的理论基础,可以进一步分为基于复振型的CCQC方法和基于实振型的CQC 方法;另一种是时程分析方法,按照不同的设计依据,对应有不同的地震动选取标准与结构设计思路。
在这里,作者对比了PKPM-GZ中采用CCQC方法与传统采用时程分析方法在隔震结构整体指标、构件内力以及设计信息三个层面上计算结果的差异。
算例模型基本信息该隔震结构采用基底隔震,为了充分发挥铅芯橡胶支座LRB600的耗能能力,将其优先布置在隔震层的外围,如图中红圈所示。
其余柱下均布置天然橡胶支座LNR600.两种支座的本构模型如图所示,可以清楚地看到,隔震结构的非线性力学特征主要来源于LRB600支座。
设计反应谱众所周知,结构时程分析需要先对输入的地震波进行挑选。
在挑选地震波方面,《建筑抗震设计规范》与《隔震建筑设计标准》最大的区别在于地震影响系数曲线(设计反应谱)的不同。
在《隔震建筑设计标准》中,取消了《建筑抗震设计规范》中第二个下降段,并将第一个下降段延长至结构周期6.0秒。
如何合理地生成人造波?有了设计反应谱,我们应该如何来挑选地震波呢?为了尽可能减小天然地震波对结构影响的不确定性,这里输入到结构进行时程分析的地震波均是人造地震波。
对于隔震结构这样的高阻尼比结构,如何来合理地选取人造波呢?首先,绿色实线为阻尼比为5%时的设计反应谱,将其作为生成人造波的目标谱时,需要将结构阻尼比定义为5%.可以认为这样生成的人造波输入到传统的钢筋混凝土结构中是合理的,因为传统的钢筋混凝土结构的阻尼比约为5%.如果将这样生成的人造波输入到高阻尼比结构(如阻尼比为20%的隔震结构)中时,往往会使结构的实际响应小于20%阻尼比对应的设计反应谱,就像图中的蓝色实线与黑色虚线。
因此,在采用20%阻尼比的设计反应谱时,应该搭配20%的结构阻尼比,使得生成的人造波能够真实反映其对高阻比结构的地震作用,就像图中灰色虚线所示。
土木工程结构橡胶隔震支座减震探析作者:梁竹林来源:《中国房地产业》 2017年第3期文 / 梁竹林、赵永任云南省马龙县工程质量监督站云南马龙 655100【摘要】近年来,随着地壳活动日益活跃,地震以及地震引起的自然灾害在世界各地频繁发生,给国家和人民财产造成了极大的损失。
橡胶隔震支座是通过在下部结构与上部结构之间设置隔震层来改变结构整体的动力特性。
该技术的思想是“以柔克刚”,改变传统建筑的抗震思想“以刚制刚”。
一般地震的振动周期大多在 0.1 ~1秒之间,隔震支座因水平刚度较小,可延长上部结构的周期至 3 秒以上,使建筑物因地震而产生的加速度反应大量减小,从而达到保护建筑结构的目的。
【关键词】土木工程结构;橡胶隔震支座位于马龙县某中学学生宿舍楼工程,抗震设防烈度 8 度,设计基本地震加速度为 0.20g,地震分组第三组,II 类场地,场地特征周期0.45s。
采用框架结构形式,楼层数为 6 层,建筑结构高度 19.6m,宽 16.0m,高宽比 1.2。
属于重点设防类,乙类建筑,采用叠层橡胶支座隔震技术。
1、隔震支座布置橡胶隔震支座在选择其直径、个数和平面布置时,应该考虑了以原则:1)同一隔震层内各个橡胶隔震支座的竖向压应力宜均匀,竖向平均应力不应超过乙类建筑的限值 12Mpa。
2)在罕遇地震作用下,隔震支座不宜出现拉应力,当少数隔震支座出现拉应力时,其拉应力不应大于 1.0MPa。
3)在罕遇地震作用下,隔震支座的水平位移应小于其有效直径的 0.55 倍和各橡胶层总厚度 3 倍二者的较小值。
4)支座力学性能参数应符合相关要求。
隔震支隔震支座编号及布置图2、隔震施工工艺流程施工准备→放线定位→安装下连接板→下连接板位置校正、固定→支设模板→浇筑基础混凝土→安装橡胶支座→安装上连接板→空隙处理→绑扎上部钢筋,进行上部结构施工。
3、隔震分析3.1 隔震支座应力隔震橡胶支座在罕遇地震的水平和竖向地震同时作用下,拉应力不应大于 1.0Mpa。
组合隔震支座的力学模型及刚度分析摘要:组合隔震支座的力学模型一般可以简化为双线性模型。
通过对组合隔震支座低周反复加载试验的所得到的试验结果,分析组合隔震体系的力学模型和刚度特性。
,其恢复力模型为双线性模型。
骨架曲线均表现了双线型的特点。
关键词:组合隔震支座;力学模型;刚度;骨架曲线0引言组合隔震体系是将橡胶隔震支座和摩擦滑移隔震支座以某种方式组合在一起,通过合理的配搭,使两种传统隔震技术发挥各自的优点,克服各自的缺点,以取得更好的隔震效果。
由铅芯橡胶支座和摩擦滑板支座组成的并联组合隔震体系,是一种带弱恢复力的滑移隔震体系。
采用的动力分析模型一般简化为适用于橡胶垫基础隔震的双线性模型。
本文通过组合隔震支座的低周反复试验,得到不同工况下的骨架曲线。
通过对骨架曲线的拟合,研究该组合隔震体系的力学模型是否符合双线性模型以及它的刚度特性。
1各种支座的力学计算模型 1.1铅芯橡胶支座的力学模型根据铅芯叠层橡胶支座的力学特点,其分析模型可表示为弹塑性弹簧和粘滞阻尼器的组合,如图1所示,其中kr和c分别为铅芯橡胶支座的水平刚度和阻尼。
双线型模型是结构分析中最常用的一种非线性模型。
在橡胶支座的力学分析中应用比较多的是弹塑性模型、线性强化弹塑性模型,如图2所示。
图1铅芯橡胶支座分析模型示意图图2双线性模型示意图 1.2摩擦滑移支座的力学模型纯摩擦滑板支座可以通过滑动使建筑物和基础解耦,这类支座不具有明确的周期,使其可以在较宽的频带范围内消耗地震能量,一般不会出现与地震动共振的现象。
但是支座本身不具有位移恢复能力,在地震后留有较大的残余位移。
这一点不同于具有位移复原能力、具有特定周期的叠层橡胶支座。
通常纯摩擦滑板支座的计算模型采用理想刚塑性模型,如图3所示。
图3摩擦滑移支座的刚塑性模型 1.3并联复合隔震支座的力学模型并联组合隔震支座为铅芯橡胶支座和摩擦滑板支座的组合。
滑动后其分析模型如图5所示。
kr和c分别为铅芯橡胶支座的水平刚度和阻尼;为摩擦滑移面的摩擦系数。
中图分类号:TU973文献标识码:A文章编号:1001-6945(2023)08-75-04经过几十年发展,以叠层橡胶隔震技术为首的隔震技术已经应用于许多落地工程,部分工程经受过真实强震考验,用事实证明隔震技术的优越性和经济性。
然而从早些年建筑发展来看,我国的高层建筑尤其是复杂高层建筑应用该技术很少。
除了经济发展水平原因外,主要原因是房屋高度过高、地震力较大时,结构在强震下产生非常大的倾覆力,使柱底支座产生很大的轴向拉应力而使橡胶支座发生变形、破坏。
当支座高度较高、剪切变形过大时,结构甚至有倒塌风险。
因此,如何控制橡胶支座的受拉应力对隔震技术在高层建筑中的应用和推广变得尤为关键。
对此,国内外专家学者做了大量深入研究,并取得了丰富的研究成果。
王曙光等[1]对十层框架按不同柱网下角部支座进行对比,通过时程分析得出,柱网间距越小,支座就越容易受拉。
还对剪力墙不同方案进行对比,认为规范要求剪力墙结构支座间距不宜过大的规定是不利于支座受拉控制的;熊伟[2]对一框筒隔震结构进行分析发现,层高越高,支座轴力呈线性增长,降低上部结构层高对控制支座受拉是有利的;程华群等[3]认为可采用高抗拉性能支座或普通橡胶支座与滑板支座混合应用来解决支座受拉大的问题;苏键等[4]提出可利用支座承压能力来抵抗拉应力的设计方法。
从以上可以看出,不少学者对控制隔震支座受拉问题研究,多从支座材料、上部结构等方面入手。
尽管不少新型隔震支座已申请专利,但很多没有实用性,且造价高,无法大规模推广。
传统设计思路和流程中,高层隔震建筑往往根据结构竖向压力和厂家试验数据确定支座的初步布置方案,并根据受力结果调整支座的大小。
当结构体型复杂时,边角处竖向力较小部位的支座拉应力反而非常大,为控制拉应力而盲目增大支座的直径是非常不经济合理的,必须探索更好的思路来解决这一问题。
对此,基于某国内第一高隔震楼隔震设计为依据,提出了适当降低隔震支座竖向刚度的方法可有效降低支座在地震作用下的受拉作用,方法简单,方便有效。