地震作用下高位层间隔震体系参数优化设计
高层建筑结构隔震减震设计及措施的应用探究
52建筑设计 Arc tect ra Des高层建筑结构隔震减震设计及措施的应用探究文/刘磊 福建超平建筑设计有限公司安徽分公司 安徽合肥 230000【摘要】本文以高层建筑结构设计作为研究主体,针对隔震支座性能与设计方法进行改进,并且对于多遇地震、中震两种地震工况的内力取值进行计算分析。
在此基础上,针对地基、基础结构悬挂等具体隔震措施进行分析,围绕新建建筑设施、已建成建筑物两类项目进行减震技术措施的应用,致力于从设计环节增强高层建筑结构的稳定性,更好地发挥抗震减灾作用。
【关键词】高层建筑;隔震支座;减震技术【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.16.026据中国建筑业协会统计,截至2020年6月底全国建筑业总产值约为98875.73亿元,建筑业实现增加值28535亿元,在国内生产总值中占比6.25%。
伴随建筑行业发展,高层建筑、超高层建筑项目数量持续增多,对于建筑结构的抗震性能设计提出更加严格的要求,因此需基于隔震减震设计理念进行建筑结构的合理设计,防止在地震发生时产生建筑坍塌等事故,延长建筑使用寿命。
1、隔震结构设计及其实际应用效果1.1工程实例分析1.1.1工程概况以某高端住宅小区项目为例,该项目总建筑面积超过13万㎡,包含20栋单体建筑,建筑地上部分共11层、层高3m,地下部分一层、层高3.7m,采用现浇混凝土剪力墙结构,高宽比小于4。
建筑设计使用年限为50年,抗震设防类别为丙类,抗震设防烈度为6度(0.05g)场地类别为Ⅲ类,结构特征周期为0.65s,在多遇地震、设防地震、罕遇地震下的加速度时程最大值分别为18cm/s 2、50cm/s 2和125cm/s 2。
结合建筑结构特征,基本风压为0.4kN/㎡,风荷载标准值在X、Y 向产生的水平力为660.4kN 和1026.1kN,同比结构总重力低10%。
1.1.2隔震设计基于《建筑抗震设计规范》进行建筑结构分析,选取建筑首层与地下一层中间部位进行隔震层的设置,选用叠层橡胶支座沿剪力墙布设,保证隔震支座中心与墙体形心位于同一垂直线上。
基于整体可靠度的隔震结构参数优化分析
Pa r a me t r i c o p t i mi z a t i o n o f a b a s e - i s o l a t e d s t r uc t ur e ba s e d o n s y s t e m r e l i a bi l i t y SUN Zh e n,L I U We i — q i n g,WANG S h u — gu a n g,DU Do n g— s h e n g
高 。从整体可靠度 的角度对 隔震结 构的安全性进行评估 , 对 隔震 结构的合理设计及性态控制有指导意义 。
关键词 :隔震结构 ; 两质点计算模型 ; B o u c — We n模型 ; 平稳 随机地震 响应 ; 整体可靠度 ; 参数优化
中图分 类号 :T U 3 5 2 . 1 文献标 识码 :A
a nd a Bo u c — We n mo d e l wi t h s t i f f ne s s d e g r a da t i o n wa s u s e d t o s i mu l a t e t he u pp e r s t uc r t u r e.Th e mo t i o n e q ua t i o n o f t h e b a s e - i s o l a t e d s t uc r t u r e wa s e s t a b l i s h e d. T he p s e u d o e x c i t a t i o n me t h o d a nd r e l i a bi l i t y t h e o r i e s we r e u s e d t o a n a l y z e t h e
T h e d e s i g n p a r a m e t e r s o f t h e b a s e - i s o l a t e d s t uc r t u r e w e r e o p t i mi z e d w i t h t h e s y s t e m r e l i a b i l i t y a s a n o b j e c t i v e .T h e a b o v e
防震减灾建筑结构优化分析
防震减灾建筑结构优化分析地震是一种自然灾害,给人类社会带来了巨大的破坏和损失。
为了有效地减轻地震对建筑物及其内部设备的破坏,防震减灾建筑结构的优化设计日益成为了一项重要的议题。
本文将对防震减灾建筑结构的优化设计进行分析和讨论。
一、震害特点分析地震的破坏作用主要表现为地震波的作用,可以分为地震波作用外界结构和内部构件之间的相互作用。
地震作用的冲击和振动、引起多种结构破坏特点与共性,普遍表现为:1. 受力特点。
地震作用时,结构将受到无规律、多各向异性和即时性的地震载荷。
这些地震载荷包含垂直于结构的T向力和水平方向的地震力,容易造成结构的振动、倒塌和扭曲等变形行为。
2. 动力反应特点。
地震作用与结构振动的动力反应表现出很强的依存性和各向异性。
不同区域的地形、场地土壤特性、建筑构造不同、高度、刚度、质量等差异,都会造成不同频率、振型和周期的动力反应。
3. 破坏方式特点。
地震波作用下的建筑结构容易出现地震动位移、刚性变形和体积的非弹性变化,造成建筑物局部或全体倾倒或坍塌。
4. 自振特点。
地震波的干扰使地面发生振动,建筑物破坏的主要原因是由结构的自振性质所引发的共振现象,当共振频率与地震波频率相同时,地震波的动力作用对结构造成的破坏损伤最大。
二、防震减灾建筑结构优化设计的原则防震减灾建筑结构优化设计的目的是提高结构的抗震能力、保护人身安全和减少房屋损坏造成的经济损失。
以下是防震减灾建筑结构优化设计的原则:1. 抗震等级原则。
根据地震区划和性质要求进行适当的选材和处理,确定合适的建筑抗震等级。
抗震等级是根据设计地震力水平和建筑物的抗震能力等级来确定的。
2. 结构总体稳定性原则。
保持结构整体的稳定性,不能出现主要部位地基沉降、裂缝、变形等稳定性问题。
建筑结构设计应考虑体系的结构稳定性和抗震性能的统一,提高结构的抗震承载能力和整体稳定性。
3. 满足结构性能需求原则。
依据建筑工程所在地特定的地震动力参数和结构本身的性能需求,合理选择建筑结构的类型、材料和技术,进行优化设计和施工。
高层建筑的抗震设计
高层建筑的抗震设计高层建筑是现代城市发展中不可或缺的一部分,它们不仅提供了大量的办公和居住空间,也是城市地标和人们生活的象征。
然而,由于地震的频发和破坏力,高层建筑的抗震设计显得尤为重要。
本文将探讨高层建筑的抗震设计原则、技术以及未来的发展趋势。
一、抗震设计原则1. 结构合理性高层建筑的结构设计应合理,结构形式选择应考虑各种力的影响,如竖向荷载、水平荷载以及地震荷载。
2. 隔震设计隔震设计是高层建筑抗震的关键措施之一。
通过设置隔震装置,能有效减轻地震对建筑物的冲击。
常见的隔震装置包括橡胶隔震支座和钢球隔震装置等。
3. 抗震墙抗震墙是高层建筑中常见的抗震设计手段。
通过将抗震墙布置在建筑的关键部位,可以提高建筑的整体抗震能力。
4. 钢结构设计钢结构在高层建筑中的应用越来越广泛,其强度和韧性使其成为抗震设计的理想选择。
钢结构能够在地震中更好地吸收能量,并分散到整个结构中。
5. 增加结构强度通过增加材料的强度和截面尺寸,可以提高高层建筑的抗震能力。
在设计过程中,应根据地震的烈度和建筑物的高度,选择适当的强度和截面尺寸。
二、抗震设计技术1. 数值模拟数值模拟是高层建筑抗震设计中常用的技术手段之一。
通过计算机模拟地震力对建筑物的作用,可以评估不同结构形式和材料参数的抗震性能。
2. 结构监测与预警系统结构监测与预警系统可以实时监测高层建筑的结构状态,并在地震发生前提供预警信息。
这为人们提供了逃生和避险的宝贵时间。
3. 新型材料的应用随着科技的进步,新型材料如碳纤维复合材料等逐渐应用到高层建筑的抗震设计中。
这些材料具有更好的抗震性能和轻质高强的特点。
4. 钢筋混凝土结构的优化在高层建筑的抗震设计中,钢筋混凝土结构是最常见的结构形式之一。
通过优化设计方法和加强施工质量管理,可以提高钢筋混凝土结构的抗震性能。
三、未来的发展趋势1. 结构柔性化未来的高层建筑抗震设计将朝着结构柔性化发展。
通过使用可调节的结构和材料,在地震发生时,建筑物可以自动调整结构形态,减少地震荷载对建筑的影响。
高层建筑结构抗震设计优化措施
高层建筑结构抗震设计优化措施摘要:高层建筑作为城市化发展的必然产物,其抗震性能显得尤为重要。
为了确保高层建筑的安全性,必须采取一系列有效的抗震措施,从而提高抗震能力。
本文通过对高层建筑结构抗震设计优化措施进行分析,旨在提供一些有益的建议,以确保高层建筑的抗震性能和安全性。
同时,也应该认识到高层建筑结构抗震设计是一个复杂的领域,需要不断地深入研究和探索。
在今后的高层建筑结构抗震设计工作中,建筑行业人员应不断地学习和探索新的技术和方法,以适应新时代的发展需求,为高层建筑的抗震性能提供更加可靠的保障,为建设安全、可靠、舒适的城市环境贡献自己的力量。
关键词:高层建筑结构;抗震设计;优化措施引言高层建筑结构抗震设计工作越来越复杂,分析起来比较困难,对结构各组成部分及各部件进行了综合详细地考虑,成了未来高层建筑结构体系设计与思考的焦点。
高层建筑结构抗震设计人员在进行设计时,一定要严格遵循各种原则,做好高层建筑结构抗震设计数据分析比较与优化设计。
在优化高层建筑结构抗震设计的前提下,通过合理控制重要参数,增强高层建筑结构整体抗震能力,达到理想的结构抗震设计要求与水准。
1土高层建筑结构抗震设计应遵循的原则(1)合理性原则。
高层建筑结构抗震设计在开始之初,需要明确建筑结构的基本要求,需要确保整个建筑工程的安全性能,需要保障建筑结构的合理性。
高层建筑结构抗震设计质量关系到建筑工程的安全性和耐久性,所以在设计初期,首先要全面分析建筑工程的结构特点,然后深入施工现场进行勘察,根据现场实际对工程结构进行再次分析,不断提升高层建筑结构抗震设计方案的合理性。
(2)高效性原则。
在高层建筑结构抗震设计过程中,首先要明确设计图标,并全面收集和整理各项数据资源,为高层建筑结构抗震设计的高效开展提供详实的数据参考。
同时对各项数据资源进行整合分析,从中筛选出有价值的信息,并完成对信息的分类,将重点施工环节及关键部位在图纸上做出醒目的标识。
高层建筑结构设计中的隔震减震措施
高层建筑结构设计中的隔震减震措施摘要:地震是一种极具破坏性的自然灾害,会给建筑物结构造成不可挽回的严重损害。
如今,在经济的发展之下高层建筑越来越受欢迎,如何有效提高高层建筑的抗震性能成为社会关注的问题。
因此,本文从高层建筑结构概念及特征入手,就高层建筑结构设计中的隔震措施阐述了自己的经验,希望能给同行的朋友提供参考。
关键词:高层建筑;结构设计;隔震;减震;措施在建筑结构的设计中,考虑到地震造成的损害,采取有效地减轻损害的对策是抗震设计的课题。
发生地震时,建筑物的安全性和稳定性非常重要,建筑设计人员在建筑物的设计中,需要考虑各种各样的因素,可以使用隔震设计原理来进行隔震设计,针对不同的影响因素所使用的隔振措施也不同,本文针对高层建筑结构中的隔振措施进行了详细的介绍,希望带来一定的指导性作用。
1高层建筑结构概念及特征1.1高层建筑结构类型高层建筑结构按承重体系的不同可以分为框架结构、剪力墙结构、框架剪力墙混合结构和筒状结构。
此外,还可以根据所使用的建筑材料的不同分为钢结构、混凝土结构和组合结构。
框架结构体系主要是由建筑的结构梁、柱和节点组成;框架结构平面布置相对灵活,可获得较大的使用空间,但结构的侧移刚度较小,在水平荷载作用下的侧移位移较大,对建筑物的正常使用会造成影响。
剪力墙结构体系是将房屋的墙体进行垂直承重和抗横向力的结构体系;可以在墙上打洞,孔洞越大,就越接近框架。
剪力墙结构的横向剪力和横向刚度较大,横向的变形会很小。
房间的墙面和天花板平整,楼层的高度小,比较适合住宅和宾馆等建筑,但其结构的自重比较大。
剪力墙框架结构体系是将剪力墙结构的底部剪力墙或底部几层做成框架的结构体系,这种结构也被称为带转换层高层建筑结构,在底部大空间剪力墙结构中的墙壁,通常把落地剪力墙安排在两端或中间,同时与纵向和横向的墙面围成简体。
剪力墙框架结构具有剪力墙和框架的优点,大大提高了横向结构的水平承载力和刚度,且剪力墙结构的布置灵活性更强。
建筑结构设计隔震减震技术
建筑结构设计隔震减震技术摘要:近些年的几次地震,对我国经济造成了很大的损失,同时也威胁着人们的财产安全。
因此,在建筑结构设计中,应有效采用隔震减震技术作为抗震策略。
常见的隔震技术有地基隔震、悬挂隔震、基础隔震、层间隔震等;常见的减震技术有:设计无粘结钢支撑体系、采用消能减震装置进行抗震加固、合理布置结构的平面与竖向。
另外,科学合理选择建筑场地和施工工艺,也能实现较好的抗震效果。
关键词:建筑结构设计;隔震减震技术;策略引言为了优化城市布局,解决城市人口居住问题,很多高层建筑在城市中拔地而起,但是在高层建筑中,建筑结构的合理性是十分重要的,建筑的抗震能力直接关系着人们的生命安全,因此这就需要设计师,能够利用一切技术手段,通过科学有效的抗震措施,来保证建筑设计的切实可行性,使建筑的整体质量能够得到有效地提升。
1隔震减震技术在建筑结构设计中的作用汶川大地震已经过去14年了,2023年2月土耳其7.8级大地震又让我们想起当年的场面。
缺乏隔震减震措施的建筑物在大地震面前毫无招架之力。
图1所示为土耳其7.8级大地震现场一隅。
隔震减震措施作为一种减少建筑物震害效应的有效手段,可以利用减震装置提高结构的阻尼,从而减小结构在地震时发生的反应。
而且通过延长结构自振的周期,可以达到减小结构受到水平地震影响的效果,受到广泛的认同并应用于建筑结构的设计中。
国内外的大量实验和实践证明,隔震减震措施的采用可以减少60%的建筑结构受到的水平地震力作用,减少或消除建筑物在地震中所遭受的破坏,增强建筑物内的设施和人员的安全。
提高建筑在发生地震后仍然能够维持使用的能力。
2建筑结构设计隔震减震技术存在的问题2.1隔震方案分析从抗风承载力方面来看,在高烈度地区,高层建筑必须要对风荷载产生的总水平力进行计算。
设计师在高层建筑减隔震设计中,要考虑建筑物的总自重,采取有效的计算模型进行模拟。
高层建筑隔震减震设计时,要综合时程分析及反应谱曲线的平均反应谱响应进行比较,以保证结果精准可靠。
巨型框架三维隔震结构参数分析及优化
巨型框架三维隔震结构参数分析及优化关键词:巨型框架;三维隔震;参数分析;优化1. 探究背景巨型框架是指高层建筑中由钢结构或混凝土构成的框架结构,具有承载能力强,刚度大,施工便利等优点。
但在地震发生时,往往会发生严峻的变形和破坏。
为了提高建筑物在地震下的抗震性能,接受隔震技术已成为一种行之有效的手段。
2. 探究方法2.1 建模与分析本文接受有限元模拟分析方法,建立了巨型框架的三维模型,并将隔震装置引入模型中进行分析。
通过对结构参数的变化进行分析,得到了不同参数组合下的结构受力状况、位移响应等参数。
2.2 优化算法由于结构参数较多,不同参数组合下的计算量相当巨大,本文接受遗传算法进行参数优化。
通过遗传算法,可以在参数范围内得到较优的参数组合,以达到减小隔震设备体积,降低隔震系统成本,同时保证工程实际要求的目标。
3. 结论与展望本文探究了巨型框架的三维隔震结构参数分析与优化。
通过有限元分析与遗传算法优化,得到了一组合理的结构参数组合,这能够有效的提高建筑物的抗震性能,缩减地震对建筑物的破坏和损失。
将来,还可以进一步探究结构参数的变化对隔震效果的影响,以进一步为工程实践提供支持本文主要探究了巨型框架的三维隔震结构参数分析与优化。
隔震技术能够有效地缩减地震对建筑物的破坏和损失,但是结构参数的变化会影响隔震效果。
因此,本文接受有限元分析方法,建立了巨型框架的三维模型,并将隔震装置引入模型中进行分析。
通过对结构参数的变化进行分析,得到了不同参数组合下的结构受力状况、位移响应等参数。
基于分析结果,本文接受遗传算法进行参数优化。
隔震系统的成本和体积是决定其实际应用的重要因素,因此需要在保证结构安全性的前提下,尽量减小隔震设备的体积和成本。
通过遗传算法,可以在参数范围内得到较优的参数组合,以达到优化隔震系统的目标。
最终,本文得到了一组合理的结构参数组合,能够有效地提高建筑物的抗震性能。
将来,还可以进一步探究结构参数的变化对隔震效果的影响,以进一步为工程实践提供支持。
高位层间隔震结构地震反应参数影响研究
进行 加 固 , 不影 响原结 构 的正 常使用 , 能问接 提 高 且 加层 后结构 的抗 震 能 力 , 有较 大 的社 会 效 益 和 经 具 济效益 。加 层隔震 结 构 的 出现 , 隔震 层 的 位置 提 使
升到 了高位 , 同时也 引 出 了 高位 层 间隔 震结 构 的相 关 研究 课题 。本 文首 先通过 试验 与仿 真 的对 比分析 验证层 剪切 计算模 型 的合 理 性 , 以两 质 点简 化 计 再 算模型, 设计 得 出能 使 高 位层 间隔 震 结 构减 震 效 果
[ 章编 号 ] 10 —4 2 2 1 )0
高 位 层 间隔 震 结 构 地 震 反 应 参 数 | l 研 夯  ̄n l
祁 皑 许 航 莉 郑 国琛 范 宏 伟 , , ,
( .福 州 大 学 土 木 工 程 学 院 , 建 福 州 3 0 0 ; .福 建 省 地 震 局 , 建 福 州 3 0 0 ) 1 福 502 2 福 5 0 3
K e wor y ds: g s t n sor — s l to t u t e;s mu a i n a a yss;p r me rc o tm ia i n hi h po ii t y i o a i n s r c ur o i l to n l i a a t i p i z to
根 据非 隔震 结构 与 4层 柱顶 隔震 结构 的 自振周 期试验 值 和仿真 分 析 值对 比分 析 , 现 两 种结 构 周 发 期 的试验 值 与仿真 值均 存 在 1 %左 右 的偏 差 , 成 5 造
此偏差 的 主要原 因 可 能是 : 由于 试 验 条 件及 要 求 的 限制 , 验模 型是 由 2个两 层 和 1个 一 层钢 框 架 模 试
地震结构响应分析及结构抗震优化设计
地震结构响应分析及结构抗震优化设计摘要:地震作为一种自然现象,是逐渐被人们所认知的。
人类在地震灾害中付出了极大的代价,也取得了宝贵的经验。
而根本性的预防措施在于合理的结构抗震设计方法。
随着社会经济的发展和科学的进步,结构抗震理论得到不断的进步和完善。
关键词:地震作用;响应分析;结构优化1、地震作用的特点(1)不确定的、不可预知的作用:地震是在毫无警告的情况下发生的。
地球上的任何一个地方都有可能发生地震。
地震的随机性,给建筑结构时程分析时选用地震加速度时程带来困难。
(2)短时间的动力作用:地震是在短时间内造成巨大灾害的一种自然力量。
地震通过地基的摇晃,使建筑结构产生前后、左右、上下的振动,从而使结构产生加速度和惯性力,造成结构破坏甚至倒塌。
(3)有选择的破坏作用:地震动是由不同周期的振动组成的,地震动的传播过程非常复杂,但有下列主要规律:短周期的振动衰减快,传播的距离短,长周期的振动衰减慢,传播的距离远;硬土中长周期的振动衰减快,短周期振动的成分多,软土中短周期的振动衰减快,长周期振动的成分多。
2、结构地震响应分析方法2.1 反应谱理论反应谱理论其实又分为线性和非线性两种理论。
目前结构抗震设计中广泛使用的方法是线性的反应谱理论。
我们通常就称之为反应谱理论。
[7]该理论的基本原理就是把结构物简化为离散体系,然后按振型分解为多个单自由度体系,用叠加来计算结构的反应(应力、应变)等。
2.2 基于性能/位移抗震设计基于性能的设计的基本思想是:使所设计的工程结构在预定的使用年限内,在不同强度水平的地震作用下,达到预定的不同的性能目标。
这里所指的性能目标具有广泛的含义和内容,涉及结构、设备、装修、人员安全等诸多因素。
为了使基于性能的抗震设计能够应用于结构设计,需要选择合适的指标来量化结构的性能。
结构的承载力、刚度、累计滞回耗能、变形、损伤等都可以作为性能指标。
结构的性能以及地震作用下的结构损伤程度与位移有直接的关系,结构的破损程度总是与截面的变形密切相关,而截面的变形(应变或曲率)又可以转化为位移(构件端部的转动、结构的层间位移和顶点位移),从而可以通过位移来控制结构的损伤程度。
桥梁结构地震响应与减振隔震控制优化设计
桥梁结构地震响应与减振隔震控制优化设计地震是一种自然灾害,常常给人们的生命财产安全带来巨大的威胁。
桥梁作为交通运输的重要组成部分,其抗震性能至关重要。
本文将介绍桥梁结构在地震中的响应特点,并探讨减振隔震控制在桥梁抗震优化设计中的应用。
1.桥梁结构地震响应特点桥梁结构在地震中的响应主要包括以下几个方面。
1.1 基底地震动输入地震动是指地震能量以波动形式传递的现象,它对桥梁结构的抗震反应起着重要作用。
基底地震动输入可以通过地震动记录进行模拟或计算。
1.2 结构动力响应桥梁结构地震响应的一个重要特点是结构的振动。
地震作用下,桥梁结构会发生从静力平衡转变为动力平衡的过程,产生位移、速度和加速度等动力响应。
1.3 桥梁结构应力与变形地震作用下,桥梁结构产生的应力和变形也是重要的响应特点。
应力过大可能导致构件破坏,变形过大可能导致桥梁失效。
2.减振隔震控制在桥梁抗震优化设计中的应用减振隔震控制是桥梁抗震设计的重要手段之一,通过降低桥梁结构的地震响应,提高其抗震性能。
2.1 减振控制减振控制是通过减小桥梁结构自身的振动能量,来降低地震作用下的动力响应。
常见的减振控制方法包括质量减振、摩擦减振和液体阻尼减振等。
2.2 隔震控制隔震控制是通过设置隔震系统,将桥梁结构与地面隔离,减小地震动对桥梁的传递,从而达到降低动力响应的目的。
常见的隔震技术包括橡胶隔震、液体隔震和摩擦隔震等。
2.3 控制优化设计通过对减振隔震控制的组合应用,可以进一步优化桥梁的抗震性能。
通过对桥梁结构的动力响应进行仿真分析和优化设计,可以选择合适的减振隔震控制方案,提高桥梁的抗震性能。
3.桥梁抗震优化设计实例以下是一个桥梁抗震优化设计的实例。
在地震动输入模拟中,采用某地某方向的地震动记录进行模拟,得到基底地震动输入。
通过有限元软件对桥梁结构进行动力分析,得到桥梁结构在地震中的动力响应。
在减振控制方面,结合桥梁结构的特点和施工条件,选择了某种减振器件进行应用。
基于能量的高层建筑分段隔震体系被动控制参数优化
基于能量的高层建筑分段隔震体系被动控制参数优化近年来,国内外高层建筑快速发展,向着体型复杂、功能多样的综合性方向发展。
为了满足建筑功能布局的需要,常常需要设置一个或多个转换层,这类建筑已成为现代高层建筑发展的一大趋势。
然而,带转换层的复杂高层建筑,由于竖向构件不连续,导致转换层附近易产生刚度、内力和传力路径突变,转换层上、下楼层的构件受力十分复杂,对抗震极为不利。
尤其对于上、下结构体系和柱网轴线同时变换的转换,或多级复杂转换、高位转换,其转换结构设计十分困难。
单纯依靠传统的体系和方法设计这类建筑,由于地震动的强随机性,结构安全隐患很大。
即使幸免于倒塌,震后结构本身往往损伤严重,不仅造成重大经济损失和人员伤亡,并且修复极其困难。
因此,寻求新的耐震结构体系以保证该类结构的安全不失为一条可行的解决途径。
受中外著名古建筑优异的耐震性能的启发,本文提出了新型的分段隔震体系。
该体系是在结构上、下体系转换和/或柱网轴线转换部位设置隔震层,同时结构下部采用基础隔震,隔震层可由铅芯橡胶支座和位移相关型阻尼器组成,形成多“刚体叠置”。
本研究以随机振动理论和能量平衡原理为基础,建立了基于能量的参数优化方法,通过对算例进行多工况参数分析,获得了最优控制参数组合。
通过能量分析,得出了隔震层滞回耗能占地震总输入能量的比值变化规律。
具体结论如下:1、质量比不同时,随着质量比的增大,基础隔震层的位移方差最大值不断减小,而中间隔震层的位移方差最大值则始终保持在规定的隔震层位移限值附近,并且,中间隔震层的滞回耗能始终大于基础隔震层的滞回耗能。
2、存在最优频率比使得隔震层滞回耗能占地震总输入能量的比值最大,并且最优频率比随质量比的增大而减小;随隔震层阻尼比的增大而减小;随隔震层屈服后刚度比的增大而增大。
3、质量比的大小取决于中间隔震层的位置,当中间隔震层位于结构的中部附近时隔震层滞回耗能占地震总输入能量的比值最大。
4、质量比较小时,结构主要通过频率比的变化来减震;随着质量比的增大,结构通过改变频率比和延长其自振周期来减震;当质量比增大至一定值时,结构完全通过延长其自振周期来减震。
抗震结构的优化设计与分析
抗震结构的优化设计与分析在建筑工程中,抗震结构设计是非常重要的一环。
地震是自然灾害中最为破坏性的一种,因此,在建筑设计中考虑到地震的因素,并采取合理的抗震措施,可以大大减少建筑物在地震中的损失。
本文将从抗震设计中的一些重要概念开始讲起,然后分析抗震结构的一些优化方法和实践经验。
一、基本抗震概念1. 基本周期在建筑物受到地震作用时,建筑物会以自然频率进行振动。
自然周期是一个振动周期完整完成所需的时间。
而建筑物的基本周期则是建筑物在最主导振动模态下所具有的周期。
基本周期与结构形式、刚度、质量等因素紧密相关。
2. 响应谱响应谱是一种用来描述建筑物振动响应特性的图形。
其主要反映了建筑物在不同周期下的峰值加速度,代表地震力作用于建筑物时所产生的建筑物振动响应情况。
3. 层间位移角地震中对建筑物的破坏主要与其位移有关,因此,层间位移角是一个重要的概念。
层间位移角是指建筑物中任意相邻两层之间的相对水平位移之比,它反映了各层之间的相对漂移情况。
二、抗震结构优化设计方法1. 设计流程抗震结构的设计流程大致可以分为如下几个步骤:(1)确定设计参数:建筑物的设计参数包括建筑物的基础特征、地震地面动力学特征、结构特征等。
(2)确定荷载:据设计参数,计算建筑物在地震下的设计水平荷载。
(3)设计结构系统:根据荷载反应谱和结构形式等要求,设计出最为合理的结构系统。
(4)优化结构细节:经过初步设计后,对结构进行细节优化,以提高结构的抗震性。
(5)进行模拟分析:利用有限元仿真等方法,对结构进行全过程的模拟分析。
(6)结构评估:评估结构的抗震性能是否满足设计要求。
2. 结构设计优化在抗震结构设计中,为了提高其抗震性能,有以下几种常用的优化方法:(1)适当增加结构刚度:增加结构的刚度可以减小建筑物的变形程度,从而降低其在地震中受损的可能性。
(2)采用抗震隔震技术:将基础与建筑物之间引入隔震层,可以减小建筑物在地震下的响应,极大地提高其抗震性能。
抗震技术优化施工方案
抗震技术优化施工方案在当今社会,地震作为一种极具破坏力的自然灾害,给人们的生命和财产安全带来了巨大的威胁。
为了降低地震带来的损失,提高建筑物在地震中的稳定性和安全性,抗震技术在建筑施工中的应用变得至关重要。
而优化抗震技术的施工方案,则是确保抗震效果的关键环节。
一、抗震技术的重要性地震的发生往往难以预测,其瞬间释放的能量可能导致建筑物的倒塌、损坏,进而造成人员伤亡和财产损失。
因此,在建筑施工中采用有效的抗震技术,能够增强建筑物的抗震能力,使其在地震中保持结构的完整性,为人们提供宝贵的逃生时间和生存空间。
二、常见的抗震技术1、基础隔震技术基础隔震是在建筑物的基础部分设置隔震装置,如橡胶隔震支座,将建筑物与地面隔开,减少地震能量向上传递。
这种技术可以有效地降低地震对建筑物上部结构的影响。
2、消能减震技术通过在建筑物的结构中设置消能装置,如阻尼器,消耗地震输入的能量,减轻结构的振动反应。
3、加强结构构件如增加柱子和梁的截面尺寸、提高混凝土强度等级、配置更多的钢筋等,增强结构的承载能力和抗震性能。
4、抗震墙和框架结构合理设计抗震墙和框架的布置,使结构在地震作用下能够协同工作,共同抵抗地震力。
三、当前抗震技术施工方案存在的问题1、施工精度不足在安装隔震支座、阻尼器等装置时,由于施工精度不够,可能导致装置无法发挥最佳的抗震效果。
2、材料质量问题部分施工中使用的抗震材料质量不达标,影响了抗震性能。
3、施工人员技术水平参差不齐一些施工人员对抗震技术的理解和掌握不够深入,施工操作不规范。
4、缺乏有效的监督和检测机制在施工过程中,对施工质量的监督和检测不够严格,无法及时发现和纠正问题。
四、抗震技术优化施工方案的措施1、提高施工精度采用先进的测量和施工设备,如高精度水准仪、全站仪等,确保隔震支座、阻尼器等装置的安装位置和角度准确无误。
同时,加强施工过程中的测量和监控,及时调整偏差。
2、严格把控材料质量建立严格的材料采购和检验制度,确保使用的抗震材料符合国家标准和设计要求。
层间隔震技术评述
层间隔震技术利用的是地震波在不同介质之间传播时产生的反射和透射现象。 当地震波通过隔震层时,由于材料的阻尼和弹性性质,地震波的能量得到消耗和 减弱,从而减小了对上部结构的影响。此外,隔震层的水平刚度较低,可有效降 低结构在地震作用下的位移和加速度,提高结构的抗震性能。
在实际应用中,层间隔震技术具有以下优点和不足。优点方面,首先,该技 术可显著提高结构的抗震性能,有效降低地震引起的结构破坏。其次,层间隔震 技术适用于各种类型的结构,如高层建筑、桥梁、厂房等,具有广泛的应用前景。
四、实践经验层间隔震体系在国 内外已有许多成功应用的案例
五、总结本次演示对层间隔震体 系的理论研究进行了详细探讨
参考内容二
引言
层间隔震体系是一种有效的地震工程策略,通过在建筑物楼层之间设置隔震 层来吸收和分散地震能量,从而降低地震对建筑结构的影响。这种体系的出现为 现代建筑地震安全性提供了新的可能性。本次演示将深入探讨层间隔震体系的减 震机理和减震性
综上所述本次演示对层间隔震技术的评述,可以得出以下结论。层间隔震技 术是一种有效的地震工程手段,可显著提高结构的抗震性能,降低地震引起的结 构破坏。然而,该技术在实际应用中也存在一些局限性,需要进一步研究和改进。
未来的研究方向和意义包括深入研究隔震材料和系统的可靠性问题开展更多 的实际工程应用研究。
能,旨在为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
减震机理
层间隔震体系的减震机理主要依赖于隔震层的设置。隔震层通常由具有高阻 尼特性的材料构成,如橡胶、聚乙烯等高分子材料。当地震发生时,这些材料可 以有效地吸收和分散地震能量,减少地震对上部结构的影响。此外,合理的几何 形状和尺寸设计
以及上部结构的优化也是层间隔震体系减震性能的重要因素。
高层建筑结构抗震设计优化措施
高层建筑结构抗震设计优化措施摘要:结构抗震设计是建筑结构设计中较为关键的部分,是保障建筑结构安全的核心。
随着建筑层高的不断增加,人们对建筑结构抗震性的要求也越来越高,当地震来临时,建筑物应保证小震不坏、中震可修、大震不倒,以较大程度抵御地震带来的破坏。
基于此,文章针对当代高层建筑结构抗震设计优化措施进行了分析,以供参考。
关键词:高层建筑结构;抗震设计;优化措施1导言地震具有较强的破坏性和不可预测性,当地震灾害等级较高时,不单单会导致建筑物在短时间内坍塌,还会对交通以及通讯产生不良影响,甚至让人们面临一定的生命安全问题。
所以在高层建筑工程项目建设过程中,要对地震所产生的影响进行考量,使得建筑质量得到保障,从而尽可能地保证人们的生命财产安全。
但是,在实际设计过程中可能会存在一定的不利因素,使得效果明显低于预期,所以要对抗震设计的技术要点展开详细分析。
此次研究对丰富高层建筑结构抗震设计方面的知识具有理论性意义。
2高层建筑结构抗震设计存在的问题2.1选址问题现阶段,我国高层建筑结构抗震设计中,还存在着选址问题。
第一,在建筑工程的选址时,忽视了地质地形的勘察调研。
或者采用的手段方法陈旧,未能深入、全面了解区域情况。
比如是否处于地震带、抗震烈度与等级、岩土坚硬情况、是否开阔平坦等,都将影响着地基建设与抗震性能。
第二,在选址时,未能结合建筑工程项目的实际情况,以及结合当地的抗震需求,导致各项资料信息不够全面与真实。
2.2建筑物走向对抗震的影响在高层建筑中,抗震设计尤为重要,也是建筑结构的一个重要组成部分,高层建筑在发生地震的时候,根据地震的方向,所产生的建筑走向情况十分明显,而且这一走向也会直接对减震、隔震产生一定的影响。
我们都知道,地震是由于地壳运动的原因所造成的,对此在进行建筑设计的时候,就需要相关的设计人员结合建筑地点的实际情况,以及所在地区的地质结构,气候情况等进行全面的分析,确保在建筑建设的时候能够符合当地的地质特点,以及地震方向来进行。
高层建筑结构在地震中的抗震性能分析与优化设计
高层建筑结构在地震中的抗震性能分析与优化设计摘要:本论文探讨了高层建筑在地震中的抗震性能分析与优化设计方法。
首先,介绍了地震对高层建筑结构安全性的影响。
接着,分析了抗震性能评价的指标和方法,包括位移、剪力、层间位移角等。
然后,探讨了提高抗震性能的设计策略,包括增加刚度、强度和耗能能力等。
最后,讨论了结构优化设计方法,如减震、阻尼和隔震等,以提升高层建筑的地震安全性。
关键词:高层建筑、地震、抗震性能、结构评价、设计策略、刚度、强度一、引言高层建筑在地震中的抗震性能是建筑结构设计中至关重要的一部分。
地震力可能导致结构破坏,进而危及人员生命和财产安全。
因此,深入了解高层建筑在地震中的抗震性能,以及如何进行优化设计,对保障城市的地震安全具有重要意义。
二、地震对高层建筑结构的影响地震作为地球内部地壳运动的产物,引发的地震波在传播过程中对高层建筑结构产生显著的影响。
地震波的作用下,高层建筑结构可能经历一系列动态响应,包括振动、位移、应变等现象。
这些影响对于高层建筑的结构稳定性、安全性和整体性能具有重要意义。
因此,深入分析地震对高层建筑结构的影响,对于设计合理的抗震措施和优化结构具有至关重要的意义。
2.1 振动响应地震波的传播会引起高层建筑结构的振动,产生周期性的周期性变形和应变。
这些振动响应可能导致结构的动态变形,甚至可能引起结构的共振,从而加剧结构的震动响应。
不同的地震波特征和结构固有周期之间的相互作用,可能导致结构的非线性行为和不稳定性。
2.2 位移与位移角地震引发的地震波传播在高层建筑结构中引起水平和垂直位移,同时也会导致结构的位移角变化。
位移和位移角的增加可能影响结构的稳定性,甚至可能导致结构的倒塌。
因此,准确预测和控制地震引起的位移和位移角变化,对于高层建筑的地震安全性至关重要。
2.3 应变与变形地震波的传播还会引起高层建筑结构的应变和变形。
结构的应变和变形可能在局部区域集中,也可能在整个结构中分布。
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引 撮一 言
g
震 支座 与上 、 下部 子结 构 自振特 性 的关系 , 有利 于工
程 师进 行初 步设 计 。本文 采用 弹簧 与阻 尼器并 联 的
地震 灾 害 是 人类 最 主 要 的 自然 灾 害之 一 , 它 具 有 突发性 和毁 灭性 的 特点 。层 间 隔震 技 术是 将 隔震 层 设 置在 结 构 某 层 柱 顶 或 剪 力 墙 顶 [ 1 ] , 层 间 隔 震 线 性模 型模 拟 隔震 支 座 , 假 设地 震激励 为 白噪声 , 推
振 盯 关 。在 数 值 算 例 中 , 通 过 比较 过 滤 白 噪声 激 励 下 多 自 由度 体 系 中 的隔 震 支 座 参 数 化 研 究 结 果 和 两 自 由度 体 系 理 论 舱
动
V
结果 , 发 现 二 者 吻 合 良好 ; 实 际 地 震 波 记 录激 励 下 多 自 由度 结 构 体 系 的 响 应 与 两 自 由度 体 系 的 响 应 规 律 一 致 。研 究结果表 明, 多 自 由度 结 构 高 位 层 间 隔 震 体 系 的 隔 震 支 座 优 化 参 数 可 基 于 理 论 表 达 式 得 出 , 可 为 高 位 层 间 隔 震 体 系 的初 步 设 计 提供 参 考 。 关 键 词 :层 间 隔 震 ; 地震 动响应 ; 两 自由度 模 型 ; 参 数 优 化 设 计
导 了使 两 自由度 的层 间 隔震 结 构 上 、 下 部 子结 构 振
动 能量 和最 小时 , 隔 震 支 座 的优 化 刚 度 系数 和 阻尼
主要适 用 于 以下几 种 工 程 : 因海 水 腐 蚀 而 需 要 提 高
隔震 支座位 置 的近 海 建 筑 ; 将 隔震 层 放 在 塔 楼底 部
+ +K x 一 一M ( 1 )
目前隔 震支 座 主要有 弹簧 与 阻尼器 并联 的线 性 模 型和 双线 性模 型 两 种 , 具 体 工程 设 计 中 的 隔震 支 座优 化参 数 , 需分 析 结 构 响 应 随 隔震 支座 参 数 的变 化规 律 , 然后 综合 考 虑 结 构 的 响应 以及 规 范 要 求 的
第 2 6卷 第 6 期 2 0 1 3年 1 2月
Vo1 .2 6 No. 6
De c .2 O1 3
地 震 作 用 下 高 位 层 间 隔震体 系参 数 优化 设计
蔺东 东 ,苗 启 松 ,李 文 峰
( 北 京 市 建 筑 设计 研 究 院 有 限 公 司 , 北京 1 0 0 0 4 5 )
隔震 支座 允许 位 移 等 指标 , 这对 于 实 际工 程 结 构 需 要耗 费大 量 的计 算 时 间 。因此 , 有 必 要 对 层 间 隔 震
式中
M, K, c分别 为 结构 的质量 矩 阵 、 刚度 矩 阵 和
阻尼矩 阵 ; X 一{ z , z , …, X ) 为 结 构 相 对 于地 面 的位移 向量 ; 为 地 面运 动 加 速 度 。如 图 1所 示 , I T / , k 与C 分 别 为 第 i 层 的集 中 质 量 、 层 间剪 切 刚 度 与 阻尼系 数 , 忌 与 c 分别 为 隔震 层 的刚度 与 阻尼
系数。
收 稿 日期 : 2 0 1 1 - 0 3 — 1 6 ; 修 订 日期 : 2 0 1 2 - 1 2 一 O 9 基金项 目: 国家 自然科 学 基 金 资 助 项 目 ( 5 1 2 7 8 2 6 3 )
摘要: 对 地 震 作 用 下 高 位 层 间隔 震 体 系 中 隔震 支 座 参 数 的 优 化 设 计 进 行 了研 究 。通 过 两 自由度 体 系近 似 模 拟 多 自 由度 结 构 层 间 隔震 体 系 , 将 地 震 波 简 化 为 白噪 声 , 优 化 目标 为 使 层 间 隔 震 上 部 与 下 部 结 构 频 域 振 动 能 量 和 最 小 , 推 导 了 隔震 支 座 优 化 参 数 的理 论 表 达 式 , 隔 震 支 座 的 优 化 刚 度 系 数 和 阻 尼 系 数 与 上 部 和 下 部 结 构 的 质 量 比密 切 相
度计 算模 型 推导 的理论 表达 式获 得高位 层 间隔震 多 自由度结 构体 系 中支座 优化参 数 的可行 性 。
验 研 究 ] , 并 应 用 于 沈 阳 市 北 京 路 某 四 层 建 筑 加 固[ 7 ] 。祁 皑等对 层 间 隔 震技 术 进 行 了综 述 , 通 过 大 量 的参 数化 研究 得 到 了高位层 间隔震 结构 不 同阻尼 比和质 量 比时 的优 化 频 率 比_ 8 . 9 l 。周 福 霖 等对 层 间
Hale Waihona Puke 系 数表 达式 , 与参 数化 研究 的结 果进行 了 比较 , 并 比
较 了实 际地震 波激 励 时 , 多 自由度 计 算模 型和 两 自 由度计算 模 型之 间 的结 构 响 应 , 以论 证 通过 两 自由
的底部 框架 、 上 部塔 楼 结构 ; 已建成 建筑 物进 行 加
层 加 固等 等[ 4 ] 。北 京 某 地 铁 枢 纽 站共 4 8幢房 屋 采 用“ 层 间 隔震 ” , 取 得 了 明 显 的 技 术 经 济 效 益[ 5 ] 。李 宏 男 等对采 用层 间隔震 进行 建筑 加 固技术 进行 了试
隔震 体 系进 行 了详 细 的理 论 分 析[ 5 ] , 总 结 了 隔震 层 位 置高低 对 隔震 效果 的影 响规 律 。
1 层 间 隔震 结 构 多 自 由度 模 型
层 间隔 震结 构 多 自由度 模 型 如 图 1所 示 , 在 地 震 作 用下 , 结构 的运 动方 程如 下
中 图分 类 号 :TU3 5 2 . 1 ;O3 2 8 文 献 标 识 码 :A 文 章编 号 :1 0 0 4 — 4 5 2 3 ( 2 0 1 3 ) 0 6 — 0 8 9 5 — 0 6
工
程
学
E
多 自由度结 构计 算模 型进 行 一 系 列 的 简化 , 分析 隔