隔震结构地震响应的简化计算方法
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隔震结构动力计算分析(应用实例)房建工程随地震烈度高,相应抗震等级提高,从而使建设成本提高。
采用隔震方案,降低上部结构地震作用,达到工程安全又节省目标。
本文就“安丘天源华府小区3#住宅楼”隔震建筑,采用两种软件ETABS和PKPM进行计算分析对比,对比显示该建筑隔震设计减震效果明显。
关键词:隔震、叠合橡胶支座、减震地震是以波动方式从震源向各个方向传播能量的,以往结构设计是依据建筑抗力进行抗震设计;而采用隔震设计的建筑结构则是一种柔性抗震,利用隔震技术,通过在房屋基础、底部或下部与主体结构中间设置柔性隔震层,地震作用引起的结构变形,大量集中到隔震层。
相对于以往的依靠结构本身的大刚度小变形,隔震结构的周期与阻尼都有很大的提高,加速度反应明显降低,可有效的减少传入上部结构的水平地震作用。
根据业主要求,3#楼采用隔震技术,预期减震目标为:水平向减震系数小于0.4(实为0.34),上部结构可降低一度设防。
采用ETABS和PKPM两种软件进行动力计算分析对比,结果表明,该隔震设计方案达到预期减震目标,并且满足抗震规范要求。
1工程概况天源华府小区 3#住宅楼位于安丘市下小路以西,人民路以北。
本工程建筑面积8528平方米,共十五层(含隔震层以及地下室两层)。
层高分别为: 1 层(隔震层,设置在地下室底部)层高 1.5m,其它层2.9-3.0m。
采用叠层橡胶隔震方案,隔震垫设置在筏板柱墩处。
2相关设计参数2.1抗震设防要求设防烈度八度设计,设计基本地震加速度0.20g.2.2场地条件根据地质勘察报告及该工程特点,选用第3层强风化泥质砂岩做为基础持力层。
建筑场地类别II类,设计地震分组第二组,特征周期0.35s。
2.3计算软件主体结构设计所用计算软件:计算软件PKPM(2010版)。
隔震结构动力计算分析:ETABS 非线性版3隔震结构设计目标按照加速度0.2g地区进行设计,多遇地震下结构响应加速度为0.16g。
本工程拟达到目的: 水平向减震系数小于0.4(实为0.34),上部结构可降低一度设防。
浅析建筑结构隔震与减震原理及技术[提要]:本文介绍了建筑结构地震反应机理与评价,也对减隔振系统模型与分析计算方法进行了论述,对建筑抗震理论研究及设计提供了借鉴的意见。
[关键词]:建筑抗震;结构隔震;减震原理tu352.11、引言建筑结构减振防灾关键技术是利用控制理论的基本思想,通过在建筑结构上附加隔减震装置,通过对地震、强风等动力作用的抑制和利用,实现提高建筑结构综合防灾能力,保障人民生命和财产安全,减轻和避免地震等自然灾害对建筑结构损伤作用的目的。
2、建筑结构地震反应机理与评价2.1、在不同服役期内结构抗震设防水准的简化计算方法(1)我国现行建筑抗震设计规范以50年为设计的基准期,要求结构在此期间满足具备正常的服役性能。
显然这种标准服役期是针对大多数普通建筑物而言的,不同的建筑物所要求的服役期长短可能会有所不同。
(2)关于抗震设防烈度和对应的地震重现期的规定以“中震”烈度为基础来确定“小震”和“大震”对应的烈度。
“小震”和“大震”的概率含义实际是平均意义上的一种人为的约定,对于给定的地区或场地,如果明确规定“小震”和“大震”的重现期分别为50年和1975年,相应的烈度就不能保持比“中震”减小1.55度和“大震”增加1.00度;反之,如果“小震”和“大震”明确为比“中震”减小1.55度和增加1.00度,相应的重现期就不能保持为50年和1975年,这是抗震设计规范中设防水准概率含义中存在的不明确的一方面。
(3)目前抗震设防标准中的“三水准二阶段”设计,名义上以“小震”时的抗震强度验算为主要对象,由于其概率水准并不是“小震”时的实际值,而是发生基本烈度地震的概率水准,因此是在一定延性要求之下对基本烈度地震的验算。
工程界迫切希望有一个简单的抗震设防水准估计方法,以便了解设防烈度随服役期的变化规律,因此本项目假定“小震”和“大震”的概率定义是确定的,与“中震”相比其烈度差异在平均意义上分别为-1.55和+1.00度(对9度区为+0.50度)。
建筑结构的隔震、减振和振动控制一、本文概述随着社会的快速发展和科技的进步,建筑结构的隔震、减振和振动控制成为了土木工程领域的重要研究方向。
地震、风振、机械振动等外部因素都可能对建筑结构产生破坏,严重时甚至威胁到人们的生命安全。
因此,如何有效地隔绝、减少和控制这些振动带来的影响,成为了建筑设计和施工中不可忽视的问题。
本文旨在全面介绍建筑结构的隔震、减振和振动控制的基本原理、技术方法和实际应用。
我们将首先概述隔震、减振和振动控制的基本概念和重要性,然后详细分析各类振动控制技术的原理、特点和应用范围。
在此基础上,我们将深入探讨建筑结构隔震、减振和振动控制的设计方法、施工技术和评价标准。
通过具体案例分析,展示这些技术在实际工程中的应用效果和经济效益。
通过阅读本文,读者可以深入了解建筑结构隔震、减振和振动控制的基本理论和实践方法,为未来的建筑设计和施工提供有益的参考和借鉴。
我们也期望通过本文的探讨,能够推动建筑结构振动控制技术的进一步发展,为社会的繁荣和进步贡献力量。
二、隔震技术建筑物与基础之间设置隔震层,以隔离地震波对建筑物的直接作用,从而减小建筑物的地震响应。
隔震技术的基本原理是利用隔震层的柔性和阻尼特性,延长建筑物的自振周期,避开地震能量集中的频段,同时消耗地震能量,达到减小地震对建筑物破坏的目的。
隔震层通常由橡胶隔震支座、阻尼器、滑移隔震支座等构成。
其中,橡胶隔震支座以其良好的弹性和耐久性,在隔震技术中得到了广泛应用。
阻尼器则通过吸收和消耗地震能量,进一步减小建筑物的振动幅度。
滑移隔震支座则利用滑移面的摩擦力来消耗地震能量,实现建筑物的隔震。
隔震技术的应用范围广泛,包括住宅、学校、医院等各类建筑。
在实际工程中,需要根据建筑的结构特点、地震烈度、场地条件等因素,选择合适的隔震技术和隔震层设计方案。
同时,隔震技术的实施需要严格遵守相关规范和标准,确保隔震层的质量和性能。
隔震技术的优点在于其能够有效地减小建筑物的地震响应,保护建筑物免受地震破坏。
隔震结构地震反应分析的实用计算方法
杨佑发;周福霖
【期刊名称】《世界地震工程》
【年(卷),期】2000(16)1
【摘要】根据上部结构和隔震单元特性对隔震结构反应的影响,提出了可用于隔震结构反应分析的简易方法,避免从数学上求解耦联的非线性方程。
将隔震层的恢复力模型等效线性化,以结构动力响应的Duhamel积分为基础,提出了一种新的结构动力响应的数值计算方法。
【总页数】5页(P72-76)
【关键词】隔震结构;地震反应;计算方法;建筑
【作者】杨佑发;周福霖
【作者单位】重庆大学建筑工程学院;华南建设学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU352.12
【相关文献】
1.水平地震作用下基础滑移隔震MDOF结构地震反应振型分解时程分析法研究及计算机仿真 [J], 李和玉
2.近场地震作用下考虑P-△效应的首层柱顶隔震结构地震反应分析 [J], 马长飞;谭平;张亚辉;周福霖
3.水平,竖向双向地震作用下隔震结构的水平地震反应分析 [J], 杜晓文;李江峰
4.大高宽比隔震结构地震反应的实用分析方法 [J], 刘文光;杨巧荣;周福霖
5.近断层脉冲型地震动作用下隔震结构地震反应分析 [J], 杨迪雄;李刚;程耿东因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
层间隔震结构的地震响应分析作者:郑军董菡来源:《城市建设理论研究》2013年第16期[摘要]层间隔震技术是在基础隔震技术的工程实践应用中发展起来的一种新型隔震结构形式。
提出了碟形弹簧-铅芯橡胶复合隔震支座,针对一个大跨框架结构实例,用SAP2000软件建立非隔震结构和设有复合隔震支座的层间隔震结构有限元分析模型,结果表明,采用碟形弹簧-铅芯橡胶复合隔震支座进行结构的隔震控制,不仅对建筑结构的水平地震反应能够起到良好的控制作用,减少地震能量向上部结构传递,降低上部结构的地震反应,而且对建筑结构的竖向地震反应也能起到一定的控制作用,降低上部结构的竖向地震反应。
[关键词]层间隔震;碟形弹簧-铅芯橡胶复合隔震支座;地震响应中图分类号:TU352.1+2 文献标识码:A 文章编号:引言层间隔震是将隔震层设置在结构基础之上的某一层柱顶,对结构进行地震反应控制的建筑结构,目前,层间隔震的研究仅仅是考虑了水平地震作用[1] [2],竖向地震动的影响被忽略。
大量地震震害表明,竖向地震对结构的影响是不能忽视的,它的作用有时超过水平地震。
如1994年的美国Northridge地震,1999年的台湾集集地震和土耳其地震等,在近震中或发震断层附近都产生了较强的竖向地震动,其中有一些竖向加速度峰值超过了水平加速度峰值。
对于隔震结构的竖向隔震问题,国际上也已开展了一定的研究,Asano[3]等人考察了橡胶垫隔震层在Kobe地震下对结构竖向和摇摆振动的隔震作用。
Lew和Hudson[4]等人在分析了一些实际结构的实测竖向地震反应记录之后指出,较大烈度的竖向地震不会对隔震结构造成危害。
应该看到,他们的研究虽有价值,但并不全面。
首先,橡胶隔震垫主要是根据水平隔震的要求而设计的,它的竖向刚度和阻尼不满足竖向隔震的要求。
其次,隔震结构的竖向地震反应加大了隔震支座的竖向力,增加了隔震层失稳的危险性,并有可能使上部结构柱产生较大的轴向地震力,从而导致结构柱总的轴压比超过允许值,这是导致结构破坏的潜在因素。
桥梁结构的地震响应分析与隔震设计地震是自然灾害中最具破坏性的一种,给桥梁结构的安全稳定性带来了巨大的挑战。
因此,对于桥梁结构在地震中的响应进行分析,并采取隔震设计措施,成为保障桥梁结构安全运行的关键所在。
本文将就桥梁结构的地震响应分析以及隔震设计进行探讨。
一、桥梁结构地震响应分析桥梁结构的地震响应分析是指在地震发生时,通过数学模型和工程力学原理,对桥梁结构在地震荷载作用下的受力情况进行计算和分析。
地震响应分析的目的是预测桥梁结构在地震中的变形、位移、应力、应变等参数,为桥梁设计和抗震设计提供依据。
在进行地震响应分析时,首先需要确定桥梁所受到的地震荷载。
地震荷载主要包括地震作用时间历程、地震波参数等。
通过对地震参数的研究和分析,可以确定合适的地震响应谱,并结合桥梁结构的特征和受力情况,进行地震响应计算。
地震响应分析中还需要考虑桥梁结构的动力特性。
桥梁结构的动力特性包括固有周期、振型、频率等。
通过对桥梁结构的动力特性进行研究和分析,可以了解桥梁在地震中的受力状况,有助于评估桥梁结构的稳定性和抗震性能。
同时,地震响应分析还需要考虑桥梁结构的减震效应、隔震效应等。
二、桥梁结构的隔震设计隔震设计是指采用一定的隔震装置,在桥梁结构与地基之间设置缓冲层,使桥梁结构在地震时能够独立自由地进行振动,减少地震对桥梁结构的破坏程度。
隔震设计的核心思想是通过减小桥梁与地震的相互作用,达到保护桥梁结构的目的。
隔震设计主要采用的隔震装置有橡胶支座、钢球隔震支座等。
这些隔震装置在地震发生时具有较大的变形能力和能量吸收能力,可以减少桥梁结构所受到的地震荷载,降低结构的动力响应。
在隔震设计中,还需要考虑隔震装置的选用和布置。
隔震装置的选用需要充分考虑桥梁结构的特征和地震要求,选择合适的隔震装置,确保桥梁结构在地震发生时能够得到有效的隔离保护。
同时,隔震装置的布置也需要合理设计,确保桥梁结构的稳定性和耐久性。
隔震设计在实际工程中已经得到了广泛的应用。
pkpm隔震结构算基础PKPM隔震结构算基础一、隔震结构的基本原理隔震结构是指通过在结构与地基之间设置隔震装置,使结构与地震的动力相互分离,减小地震对结构的影响。
其基本原理是利用隔震装置的刚度和阻尼特性,通过缓冲和消散地震能量,将地震所产生的位移和加速度传递到地震隔震装置上,从而减小结构的震动响应。
二、隔震结构的设计方法1. 建立结构模型:根据工程要求和地震参数,建立结构的有限元模型,包括结构的几何形状、材料特性、约束条件等。
2. 地震动输入:根据地震参数和设计要求,选择适当的地震动输入,并考虑地震动的时程特性和空间变化。
3. 隔震装置的选择:根据结构的特点和地震动力学要求,选择合适的隔震装置,包括隔震垫、隔震支座等。
4. 结构设计:根据隔震装置的特性和结构的受力特点,进行结构的抗震设计,包括隔震装置的布置、支座的刚度和阻尼特性的确定等。
5. 分析计算:采用地震动力学分析方法,对结构进行地震响应分析,包括计算结构的位移、加速度、剪力等。
6. 验证评估:对设计结果进行验证和评估,包括结构的抗震性能、地震安全性等指标的评估。
7. 优化调整:根据评估结果,对结构的设计参数进行优化调整,提高结构的抗震性能和地震安全性。
三、PKPM隔震结构算基础PKPM是一种常用的结构分析与设计软件,具有强大的计算能力和丰富的功能。
在隔震结构设计中,PKPM可以用于分析和设计隔震装置的刚度和阻尼特性,计算结构的地震响应,评估结构的抗震性能等。
在PKPM中,可以通过输入结构的几何形状、材料特性和地震动参数等,建立结构的有限元模型。
然后,选择合适的隔震装置类型和参数,进行隔震装置的布置和支座的设计。
接下来,进行地震响应分析,计算结构的位移、加速度、剪力等。
最后,对设计结果进行验证和评估,优化调整结构的设计参数,提高结构的抗震性能和地震安全性。
PKPM隔震结构的设计方法依托于先进的计算技术和丰富的工程经验,可以有效地提高结构的抗震能力,保证结构在地震中的安全性和可靠性。
地震力到底是怎么算出来的?[Part.1] 很多人买房子的时候都会说这个房子「抗震」,那个房子不「抗震」。
房子抗震的前提,当然是结构工程师在设计它的时候合理的考虑了抗震要求。
那什么才叫满足抗震要求呢?或者说,结构工程师是怎么确定房子能不能抗震呢?设计房子的时候,需要考虑多大的地震力呢?最简单的情况是一层房子,比如说,我们有下面这个一层的小房子,那设计这个小房子的时候需要考虑多大的地震力呢?首先,我们要知道两个数据:房子的质量和房子的刚度。
质量好理解,就是房子有多重,比如我们这个一层的小房子重300吨,也就是300000千克。
刚度比较复杂一点,我们这个小房子的刚度是200千牛每毫米,什么意思呢?意思就是如果我拿一个变形金刚那么大的千斤顶来顶这个房子的房顶,当施加到200千牛的推力的时候,房子的房顶刚好侧移1毫米。
刚度跟什么有关系呢?简单说,柱子越多,柱子越粗,就越难推动这个房子,所以刚度就越大。
反过来,柱子越少,柱子越细,就容易被推动,刚度也就越小。
另外呢,刚度还跟高度有关系,同样的柱子数量,同样的柱子粗细,一个房子比较高,相对就高瘦一些,下盘也就不那么稳了,刚度也就小一些,另一个房子比较矮,又矮又胖,这就难推动了,刚度也就会大一些。
确定了这两个之后呢?接下来就是计算它的自振周期。
这个小房子的自振周期是0.243秒。
什么意思呢?大家都听说过军队齐步走过桥把桥振塌的小故事,原因就是齐步走的频率刚好贴近这座桥的自振频率,进而引发了共振。
我们的小房子自振周期是0.243秒,也就是说,如果一群人站在房子边上一起推房子,大家动作一致,每0.243秒推一下,那这小房子就会产生共振,大家也就一块儿作死了。
然后呢,我们需要知道这个房子所在场地的有关地震信息。
简单说,同样的房子,是建在汶川、唐山,还是建在济南、上海,需要考虑的地震力完全不同。
在我们的这个小例子里,假设这个小房子建在汶川,那么就是8度设防,第一组。
都是在汶川,是建在软泥地里,还是建在硬石头上,抑或是建在普通土壤上,这些也会影响地震作用。
层间隔震建筑结构设计方法与应用【摘要】地震灾害给人类带来的损失是极其残酷的,所以如今的建筑物的抗震性能就应该有所提高。
针对不用的建筑物应该使用不同的抗震技术,尽可能达到抗震效果的最大化。
本文将从层间隔震结构模型、层间隔震结构设计计算方法和动力特性、层间隔震结构体系简化估算设计方法以及应用几个方面进行简要分析和探讨。
【关键词】层间隔震,结构设计,隔震设计,应用中图分类号: tu318 文献标识码: a 文章编号:一、前言二十世纪以来,建筑物结构的抗震设计的研究已经成为了重点。
随着建筑结构应用的范围扩张,设计理念和方法也逐渐的成熟,在很多次大地震后的数据表明,传统方式的抗震设计还存在很多不妥善的地方,在这样的背景下,抗震工程师就要对抗震设计方法寻求新型设计理念。
此时,层间隔震结构设计方式就应运而生了。
层间隔震建筑结构方式一般都用于旧房改造,因为从施工的角度来说比较简单容易操作。
但是这种隔震方式效果不是特别明显,一般是在十分之一到十分之三的范围内,这主要是由于层间隔震的实际作用无法参与到建筑物的整体结构当中去,因此达到的效果不是特别显著。
层间隔震方法主要依靠设置在建筑结构各层间隔的减震装置吸收或者减弱地震的能量,来减少地震对建筑物的损害。
二、层间隔震结构的原理以及简化分析模型1.层间隔震结构的原理层间隔震结构是在上部某两结构层间设置隔震层,以隔离地震动的水平成份向隔震层上部结构的传递,减小结构所受的地震作用,并通过隔震层上部结构对下部结构的耦合作用,减小隔震层下部结构的地震反应,从而降低整体结构的震害。
层间隔震结构的工作机理与基础隔震结构和tmd系统(调谐质量阻尼系统)的工作机理不同。
2.层间隔震结构简化分析模型(一)两质点模型两质点模型是比较简单的模型形式,通过隔震层将建筑分为两个部分,上部结构包含隔震层,下部结构是一个简单的质点,这样就得到两个质点的计算模型,如图2.1所示。
这种模型突出层间隔震结构的影响系数用于层间隔震结构进行参数分析。