隔震层位置对大底盘结构的地震响应影响分析
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隔震建筑地震作用计算及抗震措施确定【摘要】介绍采用时程分析法进行隔震设计的计算分析,论述如何通过水平向减震系数来计算隔震层以上结构的水平地震作用和判定是否需考虑竖向地震作用,以及如何确定隔震层以上结构的抗震措施。
通过工程实例着重对时程分析法的应用和水平向减震系数的计算进行分析,以便直观地理解隔震设计的计算方法和基本步骤。
【关键词】隔震;时程分析;水平向减震系数;抗震措施随着隔震理论和技术的研究推广,隔震设计已逐渐应用在一些重要的建筑上,并经受住地震的考验。
隔震体系通过延长结构的自振周期,能够减小结构的水平地震作用,从而减轻或消除结构和非结构的地震损坏。
隔震体系由隔震层(包括隔震支座)、隔震层以上结构和以下结构组成。
隔震体系的计算,一般采用时程分析法。
隔震体系的计算简图,应增加由隔震支座及其顶部梁板组成的质点;当隔震层以上结构的质心与隔震层刚度中心不重合时,应计入扭转效应的影响。
隔震层顶部的梁板结构,应作为其上部结构的一部分进行计算和设计。
1 采用时程分析法进行隔震设计的计算分析采用时程分析法计算隔震与非隔震结构时,输入地震波的反应谱数量可取三组、七组或七组以上,应按建筑场地类别和设计地震分组选用实际强震记录和人工模拟的加速度时程曲线,其中实际强震记录的数量不应少于总数的2/3,多组时程曲线的平均地震影响系数曲线应与振型分解反应谱法所采用的地震影响系数曲线在统计意义上相符。
弹性时程分析时,每条时程曲线计算所得结构底部剪力不应小于振型分解反应谱法计算结果的65%,多条时程曲线计算所得结构底部剪力的平均值不应小于振型分解反应谱法计算结果的80%。
时程分析计算结果宜取包络值。
2 水平向减震系数和隔震层以上结构地震作用的确定隔震层以上结构的水平地震作用可根据水平向减震系数确定,隔震后的水平地震影响系数最大值可按下式计算,=式中,为水平向减震系数,对于多层建筑,为按弹性计算所得的隔震与非隔震各层层间剪力的最大比值;对于高层建筑,尚应计算隔震与非隔震各层倾覆力矩的最大比值,并与层间剪力的最大比值相比较,取二者的较大值;为非隔震的水平地震影响系数最大值;为调整系数,一般橡胶支座取0.80。
隔震减震控制技术在建筑结构设计中的应用摘要:地震灾害在世界各地频繁发生,严重地破坏了人们的生命财产安全,威胁着人类生存和发展。
因此,抗震设计是每个建筑设计人员的重要内容之一,随着人们对地震破坏规律认识的逐渐提高,多种抗震措施也在实际工程中运用,其中隔震减震技术是当前世界各国的研究热点之一,在传统的建筑结构设计中,设计人员需要考虑建筑结构设计是否满足抗震设防要求,在新形势下,为降低地震灾害带来的损失,抗震性能成为了建筑结构设计的重要指标。
本篇文章主要对隔震减震控制技术进行了介绍,分析隔震减震控制技术在建筑结构设计中的重要性,探究隔震减震控制技术在建筑结构设计中的应用,以提高设计人员对隔震减震控制技术的认识。
关键词:隔震减震控制技术;建筑结构设计;应用;探究一、隔震减震控制技术概述隔震减震控制技术是近年来发展起来的一种新的结构抗震技术,主要包括在建筑结构中设置隔震层、在建筑结构中设置阻尼器和其他的控制装置,以减小地震作用下建筑物的位移和内力。
隔震减震技术是通过改变建筑结构的固有特性而达到隔震、减震目的,并不会改变建筑结构本身的刚度和强度。
隔震减震技术的优点主要体现在以下几个方面:(1)可以有效降低建筑物的地震反应,减少地震带来的危害;(2)可以大幅度减少地震给建筑物带来的破坏,特别是对高层建筑物具有更为显著的作用;(3)可以减轻由于房屋遭受强烈地震而造成的巨大经济损失。
(4)隔震减震技术是一种有效、可行和安全的减少建筑物地震破坏损失、提高建筑物抗震性能的方法。
从我国目前对隔震减震控制技术在建筑结构中应用的研究现状看,隔震减震控制技术还在不断总结提高阶段,对一些隔震减震的方法还要进一步的研究和分析,比如隔震层设计的位置、阻尼器受力是否合理、隔震支座制作工艺是否完善、隔震结构分析软件是否符合实际情况等。
虽然目前还有不少问题亟待解决,但随着对隔震层研究深入和技术发展,以及抗震设计规范修订工作的进行,隔震减震技术在我国建筑结构中将会有更为广泛和重要的应用[1]。
建筑结构设计中的隔震减震措施探讨摘要:地震是地壳移动快速释放能量过程中造成的振动,强大的地震波对建筑物而言是一场无法避免的灾难,建筑物的隔震减震措施越来越重要。
本文阐述了建筑减震隔震措施的基本原理,并对目前建筑结构减震技术措施及隔震技术措施进行了分析,可以看出随着社会的进步及科技的发展,建筑结构的减震隔震措施正逐步完善,具备更强的适应性及耐久性。
关键词:结构设计、建筑隔震、建筑减震1引言我国处于环太平洋地震带和欧亚地震带之间,是一个地震频发的沿海国家,受到太平洋板块、印度板块及菲律宾海板块的挤压;特别是汶川大地震后,给人们的生活带来了极大的不利影响,给社会经济带来了巨大的破坏,由此,抗震问题越来越受到人民的关注,采用合适的抗震设防措施来增加建筑物的抗震性能是建筑工程结构设计过程种的重要内容。
现阶段,我国《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)(2016年版)中对建筑结构的抗震性能有明确的规定,即大震不倒、中震可修、小震不坏,为实现“三个水准”的设防目标,国内学者及有关主管部门在建筑结构抗震方面进行了大量的研究工作,归纳总结了较多的抗震设计原则,例如:适当把控建筑结构刚度、允许地震时建筑物处于非弹性状态、允许建筑物地震时出现裂缝等,即达到增加结构延性、实现裂而不倒的目标。
根据我国几十年来的结构抗震实践证明,传统的设计原则基本可行,当遇小震、中震时尚可保障建筑结构的安全性,当遇到超出本地区抗震设防烈度的地震时,结构的安全就无法得到较好的保障,因此,部分处于地震断裂带附近的城市将学校、医院等公共服务设施的抗震设防烈度在本地区基本烈度的基础上适当的提高。
当传统的抗震设计原则无法满足现代的抗震要求时,隔震减震技术应运而生。
2建筑减震隔震基本原理隔震是指在建筑物基础、下部及上部结构之间设置具有整体复位能力的隔震层,从而达到延长结构自振周期、减小水平地震作用的功能。
隔震技术多用于高层建筑中,可降低40%~80%的地震作用,特别是在高烈度地区效果最为明显,但是隔震技术属于半主动抗震技术,施工时预制在建筑物结构中,构造要求较高且做法复杂,不易更换,后期需要进行适当的维护。
隔震层的名词解释隔震层是指建筑物或桥梁结构中的一种重要设计元素,旨在减少外部震动对建筑物或桥梁的影响。
隔震层通常由特殊的隔震装置组成,可以减少地震、风力、交通振动等外部力的传递,保护结构及其内部的人员和设备免受震害。
本文将深入探讨隔震层的工作原理、类型和应用范围,以及隔震层在现代建筑和桥梁工程中的重要性。
隔震层的工作原理是基于两个基本原则:首先,通过隔离地震或其他外部振动源与结构本体之间的接触,隔震层可以缓冲和储能,从而减少振动的传递。
其次,隔震层还能够改变结构的特性响应频率,将其调整至远离地震波频率范围内,从而削弱外部振动对结构的影响。
目前,隔震层主要分为主动隔震层和被动隔震层两种类型。
主动隔震层依靠主动控制系统,通过实时监测和调整装置的工作状况,减少外部振动对结构的影响。
被动隔震层则是利用特殊材料和结构安装方式,如橡胶垫、钢球和液体阻尼器,来实现隔离效果。
这两种类型的隔震层各有优点和适用场景,实际应用中需要根据结构特点和预期效果做出选择。
隔震层在建筑领域中的应用已经变得十分广泛。
在高层建筑中,由于地震活动和风力等因素的存在,结构的抗震要求越来越严格。
而隔震层作为一种新型的抗震技术,能够有效地保护建筑物的结构完整性,提高人员安全性。
隔震大楼,例如日本的东京塔或美国的沃尔特迪斯尼教室楼,都是隔震层技术的成功应用案例。
此外,隔震技术还在桥梁工程中得到了广泛应用。
通过将隔震装置嵌入桥墩和桥面之间,可以大大降低交通振动对桥梁的影响,提高桥梁的使用寿命和安全性。
尽管隔震层在建筑和桥梁工程中的应用效果已经得到充分验证,但其使用也存在一些约束因素。
首先,隔震层的成本相对较高,特别是对于大型结构来说。
其次,对于一些传统建筑和桥梁,加入隔震层需要进行结构改造,可能会面临一定的技术和设计难题。
此外,隔震装置的维护和检修也是一个挑战,需要定期进行检测和维护。
综上所述,隔震层作为一种重要的抗震设计手段,具有巨大的潜力和广阔的应用前景。
隔震楼板应力分析报告一、引言随着城市人口的快速增长和建筑业的发展,高层建筑的建设越来越普遍。
然而,地震是一种无法预测和避免的自然灾害,对建筑物的破坏具有毁灭性的影响。
为了保障人们的生命财产安全,研究开发隔震技术成为工程领域的重要课题之一。
二、背景隔震技术是一种通过将建筑结构与地面分离的方法,在地震发生时减小建筑物的地震响应。
隔震楼板作为隔震系统的重要组成部分,起到了承载楼层荷载和隔离地震动的作用。
因此,分析隔震楼板的应力分布情况对于设计和改进隔震系统非常重要。
三、应力分析方法为了分析隔震楼板的应力分布情况,我们采用了有限元分析方法。
首先,我们建立了一个三维模型,包括楼板、支座、隔震层等组成部分。
然后,我们将地震动作为输入,对模型进行静力和动力分析。
最后,通过计算节点和单元上的应力值,获得隔震楼板的应力分布情况。
四、分析结果根据我们的分析结果,隔震楼板的应力主要集中在支座和连接部位。
在地震发生时,隔震楼板会产生较大的剪切力和弯矩,在连接部位会产生较大的轴向力。
同时,由于隔震层的存在,楼板的应力值相对较小,达到了减震的目的。
除此之外,隔震楼板的应力分布情况与楼板的几何形状和材料性质密切相关。
五、影响因素分析为了进一步了解隔震楼板的应力分布情况,我们对影响因素进行了分析。
结果显示,支座刚度和隔震层阻尼是决定楼板应力分布的关键参数。
当支座刚度较大或隔震层阻尼较小时,楼板应力集中程度较大。
此外,地震动的频率特性也对楼板应力分布产生影响。
六、改进措施为了降低隔震楼板的应力集中程度,我们提出了以下改进措施:1. 调整支座刚度和隔震层阻尼,使其更加适应地震动的特性。
2. 在连接部位增加加强筋,以提高连接的强度和刚度。
3. 优化楼板的几何形状和材料性质,以适应地震荷载的分布情况。
4. 增加隔震层的数量和厚度,提高隔离地震动的效果。
七、结论通过对隔震楼板的应力分析,我们可以得出以下结论:1. 隔震楼板的应力主要集中在支座和连接部位。
目录隔震结构设计要点及流程---西昌彩云府隔震项目总结 (2)一、隔震目标: (2)二、隔震建筑要求: (2)三、嵌固端: (2)四、隔震层设计: (2)1、隔震层层高: (2)2、隔震层位置: (2)3、隔震层结构体系: (3)3、隔震层结构抗震等级: (3)4、隔震支座类型: (4)5、隔震支座设计: (4)6、竖向隔震缝设计: (4)6、上支蹲和下支蹲设计: (5)7、隔震层的抗风验算: (6)8、其他隔震措施: (6)五、隔震层以上结构设计: (6)1、隔震后地震作用的确定: (6)2、隔震后抗震等级的确定: (6)3、竖向地震作用: (7)4、剪重比: (8)5、计算模型: (8)六、隔震层以下结构设计: (9)1、计算模型: (9)2、隔震层以下地面以上的结构的层间位移角: (9)七、基础设计: (9)1、计算模型: (10)八、抗风设计: (10)九、采取的加强和改进措施: (10)十、隔震后楼梯和电梯设计: (11)十一、隔震层建筑、机电专业做法 (13)隔震结构设计要点及流程---西昌彩云府隔震项目总结一、隔震目标:仅隔离水平地震,不隔离竖向地震。
通常采用隔震设计后,水平地震作用可以降低半度、1度、1度半。
根据以往大量隔震工程项目经验,场地条件较好,属于ⅠⅡ类场地,上部结构比较规则、质量和刚度分布均匀。
层数6层及以下时,多采用框架结构,可以初步确定隔震目标为降低一度半;6~12层,位于高烈度区,一般会采用框剪结构或者剪力墙结构,可以初步确定隔震目标降低一度或者一度半以上;对于12~22层的隔震建筑,可以确定隔震目标降低一度。
具体隔震目标需计算确定。
详下述。
二、隔震建筑要求:建筑高宽比<4;建筑场地宜为ⅠⅡⅢ类。
对于剪力墙结构,结构周边要尽量少布置剪力墙,尽量降剪力墙布置在结构内部。
三、嵌固端:通常取隔震层下面一层顶板为嵌固端四、隔震层设计:1、隔震层层高:一般隔震层梁底到地面的净高不应小于600,建议不小于800,因此层高至少为“梁高+800”。
新《减震抗震设计规范》中的隔震与消能减震隔震与消能减震是新《减震抗震设计规范》中的两个重要概念。
隔震是指通过设置隔震层,将结构与地震动进行隔离,使结构对地震的响应减小。
消能减震则是通过在结构中设置能够吸收和耗散地震能量的装置,实现地震能量的消耗和减震效果。
隔震是一种较为传统的减震措施,它通过设置隔震层,将结构与地震动进行隔离,使结构受到的地震力和位移减小,从而减小结构的破坏程度。
隔震层通常由隔震支座、隔震垫板等组成,这些装置能够在地震过程中自由移动,吸收和消散地震能量。
隔震的优点是能够有效减少结构的响应,保护结构的完整性,减小地震灾害的损失。
然而,隔震也存在一些问题,如隔震支座和隔震垫板的制造和安装难度较大,需要考虑地震过程中的水平限制等。
消能减震是相对较新的一种减震措施,它通过在结构中设置能够吸收和耗散地震能量的装置,实现地震能量的消耗和减震效果。
这些装置通常由减震器、摇摆框架等组成,它们能够在地震过程中发挥吸能和耗能的作用,从而减小结构的震动响应。
消能减震的优点是能够在地震过程中吸收和耗散大量的地震能量,降低地震对结构的破坏力度,提高结构的抗震性能。
然而,与隔震相比,消能减震要求设备的制造和维护难度较大,需要考虑装置的可靠性和耐久性等问题。
新《减震抗震设计规范》对隔震与消能减震提出了较为详细的要求和规范。
其中,对于隔震层的设置,规范要求应根据结构的抗震性能要求和场地条件进行合理的选择。
对于消能减震装置的设计,规范要求需要考虑装置的材料、减震效果以及装置的可靠性和耐久性等方面。
同时,规范还对隔震与消能减震的施工和验收提出了一系列具体的要求和标准,以保证减震措施的有效实施和质量控制。
总的来说,隔震与消能减震是新《减震抗震设计规范》中重要的减震措施。
它们通过不同的方式和装置,实现对结构的减震和减小地震响应的效果。
隔震通过隔离结构与地震动,减小结构的破坏程度;消能减震通过吸能和耗能装置,消耗地震能量,提高结构的抗震能力。
TOD项目大底盘多塔隔震结构设计内容摘要:大底盘多塔隔震结构设计是TOD项目设计的关键内容,其直接关系着TOD项目的抗震能力,对于项目构件整体的稳定性、安全性具有较大的影响。
本文在阐述TOD项目层间隔振设计内涵的基础上,分析3M结构设计内容,并指出大底盘多塔隔震结构设计的内容要点,期望能进一步提升大底盘多塔隔震结构设计质量,推动TOD项目的大范围建设与推广应用。
关键词:大底盘多塔隔震结构;设计要点;TOD项目城市化背景下,面对着愈发严重的城市用地紧张问题,TOD项目的建设数量不断增多,此来项目以公共交通为延伸线,于上封层建设了一定的公共建筑,实现了城市土地资源的最优利用。
新时期,人们对于TOD项目的建设质量要求不断提升,在工程项目建设中,还需要重视大底盘多塔隔震结构的科学设计,以此来提升TOD项目整体的抗震能力。
一、TOD项目层间隔振设计内涵1、TOD项目基本内涵作为一种现代化的工程建设模式,TOD项目要求在大运量公共交通建设的基础上整合混合用地,以此来优化城市布局,实现城市土地资源的最优利用。
结合实际可知,TOD项目建设符合新城市主义建设理念,其在城市核心地块开发利用的基础上,将轨道交通、社区工作、生活紧密地结合在了一起,有助于城市物理空间结构、环境、历史文化的系统、统一发展。
2、“层间隔震”设计TOD项目建设中,人们在大运量公共交通建设的基础上,还需要重视交通段上封层的开发,以此来实现车辆段基地盖下通车,盖上进行商业、民生项目开发。
在这种开发模式下,大底盘多塔结构的应用较多,受地震影响较大,故而需要在大底盘多塔结构设计时进行层间隔振设计,以此来减少高烈度地区地震影响。
层间隔震设计需要在结构体系中设计隔震支座等装置,这样在发生地震左右后,制作以上的结构可以通过较大的平动位移来耗散地震能力,这有效地减少了上部结构的地震效益,确保了上部建筑的稳定性、安全性。
现阶段,层间隔振设计的类型较多,除橡胶隔震支座、弹性滑板隔震支座外,主要的层间隔振设计还包括摩擦摆隔震支座、弹簧隔震支座等形式。
隔震设计分析报告ppt1. 引言本报告旨在对隔震设计进行分析,以评估其对建筑结构的效果和影响。
通过分析隔震设计的原理、方法和实施情况,为相关工程项目提供决策依据。
2. 隔震设计原理隔震设计是一种将建筑结构与地震波动隔离的技术,通过减小地震波对建筑物的传递,降低地震对建筑结构的破坏程度和风险。
隔震设计的原理基于以下几个方面:2.1 弹性隔震弹性隔震是通过设置弹性隔震器来减小地震波对建筑物的传递。
弹性隔震器由橡胶等材料制成,可以吸收地震波的能量,减少结构振动。
弹性隔震器可以根据建筑物的特点和需求进行选择和布置。
2.2 减震设备减震设备是通过设置减震器来减小地震波对建筑物的影响。
减震器通常由金属材料制成,具有较强的抗震能力。
减震设备可以根据建筑物的需求和地震波的特点进行设计和调整。
2.3 建筑结构优化在隔震设计中,建筑结构的优化也是一个重要的因素。
通过优化建筑结构的设计,可以提高建筑物的整体抗震能力,减小地震对建筑物的破坏程度。
3. 隔震设计方法隔震设计的实施通常包括以下几个步骤:3.1 地震特性分析首先,需要对地震波的特性进行分析,包括地震波的频率、振幅、周期等。
通过对地震波特性的分析,可以为隔震设计提供必要的参数和依据。
3.2 结构响应分析在隔震设计中,需要对建筑结构的响应进行分析。
这包括结构的振动特性、变形情况等。
通过结构响应分析,可以评估隔震设计的效果和建筑结构的安全性。
3.3 隔震设备选择与布置根据地震特性和结构响应的分析结果,可以选择合适的隔震设备,并进行布置。
隔震设备的选择和布置需要考虑建筑物的特点、使用需求以及地震波的特性。
3.4 结构优化设计隔震设计中的结构优化设计是一个重要的环节。
通过调整建筑结构的设计,可以提高建筑物的整体抗震能力,优化隔震效果。
4. 隔震设计实施情况分析本节将对隔震设计的实施情况进行分析,包括实施效果、实施成本和使用效果等方面的评估。
4.1 实施效果评估通过对实施隔震设计的建筑物进行观察和测量,可以评估隔震设计的实施效果。
高层建筑结构设计中的隔震减震措施摘要:在我国经济高速发展的背景下,城市建筑的高度也在不断增加,这给我国的建筑抗震减震工作带来了极大挑战。
本文从隔震减震支座、建筑设施的走向、高层建筑结构选择三个角度,阐述了当前高层建筑中存在的有关隔震减震性能的设计问题,并对此提出了相应的解决措施,在保证建筑效率的前提下,全面提升高层建筑的隔震减震设计质量,从而提高我国高层建筑的安全性和稳定性。
关键词:高层建筑;隔震减震;结构设计;策略分析多年来,我国地震带附近地区地震频繁,这给我国经济和人民生活带来了极大冲击。
所以,如何有效进行建筑,尤其是高层建筑的防震减震工作成为我国建筑行业关注的焦点。
《建设工程抗震管理条例》中明确要求高烈度地区、地震重点监视防御区的八大类建筑应当充分应用减隔振技术,以保障居民的生命安全。
随着我国建筑水平的提高,抗震隔震技术也越来越成熟,以从多个角度、多种途径达到提高建筑抗震减震工作质量的目的。
1.高层建筑结构的隔震减震设计中存在的问题1.1隔震减震支座总体来看,防震支架的设计会受到防震墙的影响,在进行隔震减震墙的设计时,必须遵循分散的设计原则,不能在建筑物的四周设置隔震减震墙,这样不仅会增加地震墙的倾倒力,还会对隔震支座的性能造成一定影响。
在荷载较大的部位,必须设置抗震缓冲支架,并与相应的支撑装置一起提高整体质量,使各项减震措施的效果最大化,确保其能够提高建筑的质量[1]。
1.2建筑设施的走向地震是由地壳运动引起的一种比较普遍的自然现象。
因此,在进行高层建筑的结构设计时,一定要重视对当地地质构造的分析,因为一旦发生地震,将会影响到房屋和设备的正常使用,进一步导致房屋倒塌。
在地震发生时,必须正确地调整地震中建筑的振动方向,并根据建筑物的实际地质和水文情况,使建筑物的结构与震源方向保持垂直,而不能与震源水平。
这主要是由于建筑物的朝向与地震方向平行,会增加建筑物坍塌的危险,而维持竖直关系的建筑物则不太可能发生坍塌。
就使用功能而论,隔震结构可用于:医院、银行、保险、通讯、警察、消防、电力等重要建筑;首脑机关、指挥中心以及放置贵重设备、物品的房屋;图书馆和纪念性建筑;一般工业与民用建筑;建筑物的抗震加固。
2)、消能设计的适用范围消能部件的置入,不改变主体承载结构的体系,又可减少结构的水平和竖向地震作用,不受结构类型和高度的限制,在新建和建筑抗震加固中均可采用。
二、 隔震与消能减震设计要求1、设计方案建筑结构的隔震和消能减震设计,应根据建筑抗震设防类别、抗震设防烈度、场地条件、建筑结构方案和建筑使用要求,与建筑抗震设计的设计方案进行技术、经济可行性的对比分析后,确定其设计方案。
隔震与消能减震设计第一次纳入我国《建筑抗震设计规范》,为积极、稳妥起见,应认真做好方案比较、论证工作。
2、设防目标采用隔震和消能减震设计的房屋建筑,其抗震设防目标应高于抗震建筑。
(规范第3.8.2条)。
1)、在水平地震方面,本章表15.2、15.4及规范第12.2.6、12.2.9条等保证了隔震结构具有比抗震结构至少高0.5个设防烈度的抗震安全储备。
2)、规范规定:消能减震结构的层间弹塑性位移角限值宜大于1/80。
提高了对框架及多高层钢结构等的弹塑性层间位移角限值要求。
3、隔震与消能部件设计文件上应注明对隔震部件和消能部件的性能要求;隔震和消能减震部件的设计参数和耐久性应由试验确定;并在安装前对工程中所用各种类型和规格的消能部件原型进行抽样检测,每种类型和每一规格的数量部应少于3 个,抽样检测的合格率应为100%;设置隔震和消能减震部件的部位,除按计算确定外,应采取便于检查和替换的措施。
消能部件应对结构提供足够的附加阻尼,尚应根据其结构类型分别符合本规范相应章节的设计要求。
三、 隔震设计要点本规范隔震设计条文提出了分部设计法和水平向减震系数,在设计方法上建立起了一座联系抗震设计和隔震设计之间的桥梁,力图使设计人员已经熟悉的抗震设计知识、抗震技术在隔震设计中得到应用,这是本规范的重大特色。
第36卷第1期 2014年3月 南昌大学学报(工科版) Journal of Nanehang University(Engineering&Technology) Vol_36 No.1
Mar.2014
文章编号:1006—0456(2014)O1—0023—04
隔震层位置对大底盘结构的地震响应影响分析 江栋恒 (厦门市杏林建设开发公司,福建厦门361000)
摘要:为研究隔震层的设置位置对大底盘单塔楼隔震结构的地震响应的影响,以一底盘为3层、塔楼为8层的 隔震结构模型为背景,分别将隔震层设置在基础、底盘1层和3层柱顶、塔楼1层柱底和柱顶,由此建立5个隔震结 构模型,采用时程分析法,对比结构在地震作用下的响应。结果表明:相对于抗震结构,5种隔震结构地震响应都有 显著的降低,随着隔震层位置的升高,层间隔震结构隔震效果逐渐降低;与隔震层直接相连的下支墩独立柱的层间 位移都出现放大的现象;大底盘隔震结构首层的层问位移都出现不同程度的放大现象。 关键词:隔震层位置;地震响应;时程分析;大底盘结构 中图分类号:TU352.1 文献标志码:A
Effects of isolated layer position on seismic response of the isolation structure with large chassis
JIANG Dongheng (The Construction Development Company of Xiamen,Xiamen 361000,China) Abstract:To investigate the influence on the seismic response of isolated layer position of the isolation struc- ture with single tower.Taking a 3 layer chassis,8 layer tower isolation structure as the background,the isolation layer was arranged on the base,the top of the column of first(third)layer of the chassis,and the top(bottom)of the column of first layer of the tower.And 5 isolation structure models were established.Through dynamic time—histo— ry analysis,structural seismic responses were compared.The results showed that the seismic response of these 5 kinds of base isolated structure were significantly reduced comparing with the seismic structure.With the increasing of the location of isolation layer,vibration effect of interlayer isolated structure gradually reduced.Interlayer dis— placement of independent columnpier which directly connected with isolation layer increases.The interlayer dis- placement of the first layer of base isolation structure appeared ampliative in different degree,which needed especial attention. Key Words:location of isolation layer;seismic response;time history analysis;large chassis structure
隔震结构是通过设置水平刚度较小的隔震层来 减少输入上部结构的水平地震作用 。目前我国 建成的隔震建筑已超千栋 J,随着隔震技术的发展 和成熟,大底盘单塔楼和多塔楼结构也开始采用隔 震技术。例如北京的通惠家园,底盘为2层的框架 结构,上部结构为7—9层框架结构,在第2层框架 顶部设置隔震层 -4 J。针对大底盘隔震体系,国内 外学者进行了相关的理论研究,例如徐忠根等 j、 贾洪等 依据北京通惠家园,对层间隔震体系进行 了模拟振动台试验、动力反应分析和结构的动力特 性实测等相关的研究。李慧等 针对大底盘隔震 体系,采用集中质量多自由度模型,进行了地震作用 下结构的动力分析。祁皑等 建立了层间隔震结 构动力分析模型,对层间隔震结构地震反应的主要 影响系数进行了分析。吴应雄等 以首层为薄弱 层的某5层框架结构为背景,建立了结构动力计算 模型并进行了时程分析,着重分析了下部结构体系 的受力以及抗震设计。Dang等 J、Petti等 针对不
收稿日期:2013—09—20。 基金项目:福建省住房和城乡建设厅科技研究开发项目(2010K05)。 作者简介:江栋恒(1970一),男,高级工程师,dhjiang@vip.sina.con。 引文格式:江栋恒.隔震层位置对大底盘结构的地震响应影响分析[J].南昌大学学报:工科版,2014,36(1):23—26,45 ・24・ 南昌大学学报(工科版) 对称的大底盘多塔楼隔震结构进行地震响应分析。 上述文献主要集中在层间隔震的工程应用、数 值模拟以及模型试验研究,但对于本文所讨论的隔 震层设置位置对大底盘单塔楼隔震结构地震响应的 影响,目前的研究和讨论还较少。因此,本文以一底 盘为3层,塔楼为8层的隔震结构为背景,分别将隔 震层设置在基础、底盘1层柱顶、底盘3层柱顶、塔 楼1层柱底及塔楼1层柱顶,建立5个隔震结构模 型,采用时程分析法对比结构在地震作用下的响应, 充分的讨论隔震层的设置位置对大底盘单塔楼隔震 结构地震响应的影响,为类似工程背景的隔震结构 的设计提供指导。
1分析模型建立 1.1有限元模型建立 该大底盘单塔楼结构为框架剪力墙结构,梁板 楼盖体系,底盘和塔楼的平面均为矩形,主要轴网距 离为7 800 mm,梁、柱主要截面尺寸分别300 mm× 800 mm和800 mm×800 mm,隔震层顶板厚180 mm,其他楼板厚120 mm,剪力墙厚300 mm,建筑为 丙类建筑,设防烈度8度,设计基本地震加速度为 0.2g,设计地震分组第2组,场地类别为Ⅱ类,场地 特征周期为0.4 S。 采用国际通用有限元分析软件ETABS建立结 构模型,分析模型包括了隔震层和上部结构的主要 结构信息,框架梁、柱和楼板分别采用空问杆系单元 和膜单元模拟,隔震支座采用Etabs软件自带的Isola— torl连接单元模拟,通过定义Isolatorl的U:和U,方 向的线性属性和非线性属性来模拟橡胶隔震支座水 平向的力学性能。线性时程分析考虑的是Isolatorl 的线性属性。非线性时程分析考虑的是Isolatorl的 非线性属性。若隔震支座的2个剪切变形自由度均 为非线性,耦合的力一变形关系由式(1)确定。 『‘ :ratio2・k2d以+(1一ratio2)yield2。 2 :ratio3・k3d以+(1一ratio3)yield3。z3 (1) 式中: 和k,分别为u:和u,方向屈服前刚度; yield 和yield3分别为U 和u3方向的屈服力;ratio: 和ratio 分别为u 和u,方向屈服后刚度比;z 、 分 别为u 和u,方向的修正系数,屈服面由 ̄/ +z; =1表示。表1给出了隔震支座型号及参数,图1给 出了结构的有限元分析模型。在5个隔震分析模型 中,柱顶隔震均为不带拉梁的独立柱与隔震支座 相连。
图1有限元分析模型 Fig.1 Finite element model
表1 隔震支座型号及参数 Tab.1 Specification and parameters of isolation bearings
注:r为剪应变,橡胶剪切模量G=0.46 N・Film~。 1.2地震波选取和地震作用 选取适合于Ⅱ类场地土的2组实测地震波E1 Centro波、Taft波和1组人工波。地震作用沿 向 和y向分别输入上述3组波,双向输入的地震波记 录按X:Y的比例为1:0.85。
2地震反应动力时程分析 2.1模态分析 结构在中震作用下,取隔震支座100%剪应变 所对应的等效水平刚度和等效阻尼比。对1个抗震 结构和5种隔震结构方案进行模态分析,表2给出 了模态分析结果。
表2抗震结构与隔震结构基本周期 Tab.2 Basic periods of structures S
由表2得,在中震及大震作用下,5种隔震结构 较抗震结构的基本周期都有了不同程度的延长,对 比抗震结构和基础隔震结构、1层柱顶隔震结构,随 着隔震层的上移,结构的周期减小;塔楼1层柱底和 第1期 江栋恒:隔震层位置对大底盘结构的地震响应影响分析 柱顶隔震结构的周期较1层和3层大。 2.2上部结构地震响应分析 在8度(0.20g)设防地震作用下,进行了抗震 和5种隔震结构模型的动力时程分析,得出3条地 震波作用下的各层层间剪力和层间位移值,图2和 图3给出了中震作用下各个结构模型在3条地震波 作用下的各层层问剪力计算平均值和平均减震率, 图4和图5给出了大震下各个结构模型在3条地震 波作用下的平均位移响应及其平均减震率,图6给 出了中震下各结构顶层绝对加速度时程曲线。其中 层问剪力(位移)减震率为抗震结构与隔震结构最 大水平剪力(位移)之差与抗震结构最大水平剪力 (位移)的比值。 啮 楼层剪力/kN 图2中震作用下结构楼层剪力 Fig.2 Story shear forces under fortification earthquake 喽 耧 层问剪力减震率/% 图3中震作用下结构层间剪力减震率 Fig.3 Story shear forces decreasing amplitude ratio 由图2可得:1)随着隔震层位置的升高,层间 隔震结构隔震效果逐渐降低;2)对于基础隔震结构 以及1层柱顶结构的楼层剪力较平稳,各层剪力变 化不大;而对于3层柱顶隔震、塔楼柱底及塔楼柱顶 隔震结构,隔震层上部结构的层间剪力变化也较平 稳,但是隔震层下部结构的楼层剪力增大的较快,部 分原因是由于大底盘的质量及楼层侧向刚度较上部 结构大,承受较多的剪力,另一部分的原因是隔震层 上部结构对下部结构的约束以及隔震层刚度突变对 下部结构剪力放大的影响。