隔震建筑橡胶支座与摩擦摆支座对比探讨
曲线连续梁桥不同减隔震方案对比分析
曲线连续梁桥不同减隔震方案对比分析李正英;蒋林均;李正良【摘要】Installing isolation bearings on bridge is the main seismic control measure for multi-span girder bridges. A continuous curved girder bridge was taken as an example,and lead-rubber bearings (LRB),viscous dampers and friction pendulum bearings (FPB)were respectively employed on the bridge to mitigate its seismic response.The nonlinear dynamic analysis shows that LRB and viscous dampers may amplify the sidecolumns'tangential base reaction and FPB may magnify the displacements of girder.The three kinds of seismics control schemes can't satisfy the objective seismic control.Then a comprehensive seismic mitigation measure was proposed based on the preceding comparative analysis.The results of these analyses show that the combined isolation is superior to those seismic control schemes in which only one type of isolation bearingis used,and the combined isolation scheme can be beneficial in reducing seismic responses of bridges.%采用减隔震装置可有效减小连续梁桥的地震反应。
地震作用下隔振摩擦摆支座对连续梁桥受力性能的影响
地震作用下隔振摩擦摆支座对连续梁桥受力性能的影响摘要:本文介绍了隔振摩擦摆支座的结构构造和隔振性能,并结合实际工程将隔振摩擦摆支座在地震作用下对连续梁桥受力性能的影响与我国桥梁中应用较多的板式橡胶支座进行了对比。
关键词:连续梁桥,隔振,隔振摩擦摆支座,抗震性能Abstract: this paper introduces the friction pendulum of vibration isolation bearing structure and performance of vibration isolation, and actual project will vibration isolation bearings friction pendulum under earthquake effect of continuous girder bridge for mechanical properties of the influence of the Bridges in our country and widely applied slab rubber bearings are compared.Keywords: continuous girder bridge, isolation, vibration isolation bearings friction pendulum, the seismic performance0 引言对于大跨度连续梁桥结构,在地震作用下,上部结构地震惯性力较大,上部结构纵桥向绝大部分地震惯性力都由固定墩来承受,如何有效地减小固定墩所受的地震力是其抗震设计的关键。
采用隔振设计,可以使下部关键构件保持在弹性状态。
隔振的基本原理是利用隔振装置的柔性来延长结构体系的周期,减小结构地震反应[1][2]。
本文以一实际工程为例,通过计算其安装板式橡胶支座和隔振摩擦摆支座时,在地震作用下的时程反应,并对比计算结果,从而得出隔振摩擦摆支座在抗震方面的优越性能。
不同种类隔震支座原理及应用发展
从这些事例中可以得出明显结论:隔震器对地震作用的阻隔具有积极作用,能减小隔震层以上建筑结构的加速度反应,能最大限度地保证建筑物内人身安全和设备的正常运转[3]。
4隔震装置的研究现状隔震支座根据不同的作用机理大致分为4类,即橡胶隔震支座、滚动隔震支座、摩擦隔震支座和混合隔震支座。
建筑隔震技术是20世纪60年代出现的一项新技术。
一直以来,世界各国的研究人员都在对隔震技术展开研究,且取得了创造性的成果,使隔震技术的研究工作成为了该领域的热点研究课题,而隔震装置正是隔震技术的核心,也是目前各大隔震工程中应用最广泛的一种减震隔震手段。
由于其造价低廉、易于施工、减震控制效果好,受到越来越多国家的重视。
4.1橡胶隔震支座研究现状建筑隔震橡胶支座可分为天然橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座和高阻尼橡胶隔震支座。
天然橡胶支座是以天然橡胶为主要原材料制成的;铅芯橡胶支座是隔震支座中心位置加入铅芯的叠层橡胶支座,目的是提高支座的阻尼比,并通过自身变形将动能转化为热能并释放出来,可以有效地吸收地震作用产生的能量,但通过自身恢复原状的能力大大降低,这也限制了其在实际应用中的能力;高阻尼橡胶支座是在橡胶中添加碳等元素,提高了橡胶的阻尼。
橡胶隔震支座具有耐久性好,抗疲劳性、抗氧化能力强等特点,其水平位移的能力也是其他类型隔震支座产品所不能相提并论的。
本文着重分析了高阻尼橡胶隔震支座,即叠层橡胶隔震支座。
叠层橡胶隔震支座是目前应用最广泛的隔震支座,它是通过在天然橡胶中加入可提高橡胶阻尼的物质,制成橡胶叠片,然后将钢板和高阻尼橡胶叠片通过热硫化作用隔层叠加在一起,构成叠层橡胶隔震支座。
叠层橡胶隔震支座在实际应用中具有良好的可靠性,其竖向刚度大于水平刚度,竖向刚度可以保证承载能力和上部结构的稳定性;当地震来临时,水平方向有一定的位移能力和恢复原位的能力,延长了建筑物的自振周期,确保了上部结构和内部的财产安全。
叠层橡胶隔震支座具有良好的隔震效果,是目前建筑领域中应用最广泛的隔震手段。
建筑摩擦摆支座隔震技术研究与应用
建筑摩擦摆支座隔震技术研究与应用全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:建筑摩擦摆支座隔震技术研究与应用建筑摩擦摆支座隔震技术是一种通过在建筑结构的基础和上部结构之间设置摩擦摆支座的方式来抑制建筑结构由于地震而引起的位移和变形。
通过与传统的固定支座结构相比,摩擦摆支座隔震技术具有很多优点,比如能够有效降低结构的地震响应、减小结构的损伤程度、提高建筑结构的抗震性能等。
摩擦摆支座隔震技术的研究和应用已经在全球范围内得到广泛的关注。
在国外,一些地震频繁地区的建筑结构中广泛采用了这种技术,以提高建筑结构的抗震性能。
而在我国,随着地震研究的不断深入和建筑技术的不断创新,摩擦摆支座隔震技术也逐渐在建筑领域中得到应用和推广。
而在摩擦摆支座隔震技术的研究方面,目前主要集中在摩擦摆支座的设计、材料的选择和性能分析等方面。
通过深入研究摩擦摆支座的工作原理和性能特点,可以更好地改进摩擦摆支座的设计和制造工艺,提高其抗震性能和可靠性。
第二篇示例:建筑摩擦摆支座隔震技术研究与应用随着城市化进程的加快和建设规模的不断扩大,人们对建筑结构的安全性和耐久性提出了更高的要求。
在地震频繁的地区,建筑摩擦摆支座隔震技术成为了一种重要的结构抗震技术。
本文将针对建筑摩擦摆支座隔震技术进行深入研究,并探讨其在建筑工程中的应用。
建筑摩擦摆支座隔震技术利用摩擦力的作用,将建筑结构固定在地面上,当地震发生时,建筑结构会在地面上发生摩擦运动,消耗地震能量,从而减小结构的震动幅度,提高建筑物的抗震性能。
摩擦摆支座是一种将结构与地基连接起来的设备,主要由橡胶片、油膜、球墨铸铁板等材料组成,具有一定的承载能力和变形能力,能够有效减小结构的应力和变形。
1. 提高结构的抗震性能。
摩擦摆支座能够将地震能量消耗在摩擦过程中,减小结构的震动幅度,提高建筑物的抗震性能,降低地震引起的损失。
2. 减小结构的变形和振动。
摩擦摆支座具有一定的变形能力,能够降低结构的应力和变形,减小结构的振动,提高建筑物的舒适度。
隔震支座概述及研究现状
E 圭 j 一・
_ l _ l
咖
复位力 , 达到隔震效果 ; ⑨表示上部结构和下部结构之间发生相对位移时耗 能装置 , 起到减少上部结构振幅的作用和消能的作用 ; ⑥表示在竖 向方向支
承上 部 结构 的装置 , 使 上部 结构 具 有正 常使 用 的 功能 。
3 . 1天然橡 胶 叠层 橡胶 支座
—
誉
高阻尼叠层橡 滞回阻尼机构 利用材料 的弹塑性 高阻尼橡胶 利用高阻尼橡胶的非 胶支座 变形性能 线性特性
铅 芯叠层橡胶 滞回阻尼机构 利用材料 的弹塑性 天然橡胶+ 利用叠层橡胶+ 铅芯 支座 变形性能 铅芯 的组合非线性特性 钢制阻尼器 滞回阻尼机构 利用材料的弹塑性 低屈服点钢 利用钢材的塑性变形 变形性能 材 特性
b ) 位移 响 应
摩擦阻尼机构 利用材料的摩擦力 金属+ P T F E 根据单摆原理+ 摩擦 来耗能 摩擦材料 滞回 黏性阻尼机构 利用材料的摩擦力 油或黏性材 抵抗力 F 与速度 V 之 来耗能 j I ; l 间的关系为 F
= av
—
隔 震 结构 的 计算 模 型如 图2 所 示 。其 中隔 震 层 的减 隔 震装 置 需 实现 三 种 功能: ④表示在水平方向支承上部结构的装置 , 起到延长结构 自振周期 , 提供
特性 、 隔震 特 性 、 复位 特 性 、 阻尼 消 能特 支座完全破坏。因此支座的极 限承载力取决于内部加强板的强度 。叠层橡胶 因内部钢板不约束橡胶层的剪切变形 , 橡胶层在水平 性[ 3 ] 。 承 载力 特性 指 建筑 物 在 正常使 用 支座受到剪力作用时 , 状态 下 , 减 隔 震支 座 应 具有 较 大 的竖 向
3 隔震 支 座概 述
浅析隔震建筑及橡胶隔震支座在建筑设计中的运用
浅析隔震建筑及橡胶隔震支座在建筑设计中的运用摘要:文章首先释义了什么是隔震建筑及橡胶隔震支座的隔震原理,接着简述了橡胶隔震支座在建筑设计中运用的一个实例。
关键词:隔震建筑;橡胶隔震支座;设计中的运用Abstract: this article is about what is the Seismic isolation building and the isolated principles of seismic isolation rubber pedestal. To illustrate the principle, this article also gives an example of seismic isolation rubber pedestal how to apply in architectural design.Key words: Seismic isolation building; seismic isolation rubber pedestal; architectural design application引言地震是人类社会面临的最严重的自然灾害之一。
地震留给社会最惨烈的一幕莫过于建筑物的破坏和倒塌。
近十年来,全世界平均每年约有一万人在地震中丧生,五十万人无家可归。
“减轻地震灾害”已经成为一项世界关注的问题。
目前,一种用以柔克刚新理念建造的隔震建筑,正在日益受到人们的关注。
2什么是隔震建筑隔震建筑是在建筑物上部结构与基础之间设置一层由建筑隔震支座组成的隔震层,把房屋上部结构和基础分开,起到隔离和吸收地震能量以阻止其向上部建筑物传递的作用,达到强震时建筑物只做轻微平动,保建筑物的安全。
3隔震原理传统的抗震是将房屋上部结构和地基牢牢地连在一起,地震时地面运动的能量经过地基毫无障碍地传输到上部房屋结构,使房屋发生震动和变形,当结构变形过大,达到某个极限时,房屋便发生破坏甚至倒塌。
试析橡胶支座在建筑结构隔震技术中的应用
试析橡胶支座在建筑结构隔震技术中的应用摘要:橡胶支座在建筑结构隔震技术中的应用优势显著,可以减少地震或风等自然灾害带来的结构损伤和人员伤亡,提高建筑物的安全性和稳定性。
通过确定橡胶支座类型和数量,进行基础设计和安装,以实现有效的隔震效果。
基于此,本文首先分析橡胶支座在建筑结构隔震中的应用优势,同时对其应用策略进行研究,以供参考。
关键词:橡胶支座;建筑结构;隔震引言:随着科技的发展,建筑结构隔震技术越来越受到关注。
橡胶支座是其中一种重要的隔震设备,被广泛应用于大型建筑及工程项目中。
因此,在现代建筑设计中,有必要探讨橡胶支座在建筑结构隔震技术中的应用优势以及应用策略,以确保建筑的隔震性能符合要求。
1.橡胶支座在建筑结构隔震中的应用优势橡胶支座是一种常见的建筑结构隔震装置,它与传统的钢筋混凝土支座相比,在一些方面表现出更好的优势。
具体来说,首先,橡胶支座可以有效地减震降噪。
由于橡胶具有非常好的弹性和减振性能,因此在地震或其他振动情况下,橡胶支座可以吸收震动能量,从而减轻地震或其他外力对建筑物的影响,减小噪声污染。
这对于建筑物所在的城市的居民来说具有很大的意义,能够提高居住环境的安全性和舒适度。
其次,橡胶支座可以提高建筑物的抗震性能。
随着科技的发展,人们对建筑物的抗震性能的要求也越来越高。
这就需要建筑工程师采用一些新的抗震技术和装置,其中橡胶支座就是一个比较好的选择。
它能够提高建筑物的抗震性能,降低建筑物在地震或其他振动情况下的位移和变形,从而保护建筑物的结构安全,确保建筑物和人员的安全。
再次,橡胶支座节省空间,不影响美观。
相比传统的钢筋混凝土支座,橡胶支座结构简单、体积小,设计灵活性强,能够充分利用楼板、墙体等空间,从而达到减小空间占有的优势。
此外,橡胶支座安装简单便捷,不会对建筑外观产生影响,使建筑物呈现整齐美观的外观。
最后,橡胶支座使用寿命长,维护成本低。
橡胶支座有较好的耐久性和防腐蚀性,使用寿命一般可达20年以上。
摩擦摆支座在桥梁抗震设计中的应用及分析46
摩擦摆支座在桥梁抗震设计中的应用及分析摘要】传统的桥梁抗震结构体系实际上是依靠结构本身的损坏而消耗大部分输入能量,是一种消极被动的抗震策略。
桥梁的隔震设计是在基础与上部结构之间设置隔震支座(例如摩擦摆隔震支座),隔震支座产生较大的位移,同时上部结构基本为平动,上部结构的加速度响应可减小到传统抗震结构的1/5~1/10,甚至更少,可有效地减小地震产生的灾害。
文章分析了桥梁橡胶支座的设计要点,并探讨了摩擦摆支座在桥梁抗震设计中的应用。
【关键词】摩擦摆支座;桥梁抗震;应用;分析前言地震严重威胁着人类的生存,如何使结构能够抵御地震是人类面临的重大问题。
桥梁支座作为桥梁结构受力的关键部件,有将桥面荷载传递到墩台的作用,并且要适应活载、温度、混凝土收缩等外部作用的变化。
橡胶类隔震支座虽然在中小跨度桥梁中应用较广。
但是板式橡胶支座不具备耗能机制,其滞回曲线狭长,耗能特性差。
由于纯滑动隔震体系不具备恢复力而可能产生较大的残余位移,所以需要与有恢复力的构件联合使用。
1、摩擦摆支座的特性摩擦摆式支座是将滑动支座和钟摆的概念相结合,构成一种新的干摩擦滑移隔震装置。
其滑动面是曲面,通过结构自重提供所需的自复位能力;FPS 隔震支座利用一个简单的钟摆机理延长结构的自振周期。
如果FPS隔震支座承受的荷载为W,水平位移为D,摩擦系数为μ,R 为滑动曲面的曲率半径,则水平力为:F=W/R*D+μW(sgnD)式中第1项为因承受质量沿曲面滑动上升所产生的水平向恢复力,水平刚度为Kh=W/R;第2 项为滑块与滑动曲面相对滑动时产生的摩擦力。
此外,由单摆周期公式T=2π(R/g)(1/2)知此隔震结构的周期与承受的重力无关。
采用库伦摩擦时FPS 支座仅受参数R 和μ 的控制,有以下2 个动力特性:①2 个水平方向的变形具有摩擦滑移特性;②滑动后在水平剪力方向具有刚度特征。
摩擦摆式支座通过摩擦耗能方式将地震能量转化为热能,同时通过摆式结构实现将能量转化为势能,延长结构基本自振周期,进而实现阻尼功效。
建筑橡胶支座隔震技术的思考与讨论
建筑橡胶支座隔震技术的思考与讨论嘿,咱今儿来聊聊建筑橡胶支座隔震技术呀!你说这建筑啊,就跟人似的,也得有个好的“保护装备”。
这橡胶支座隔震技术呢,那可真是个了不起的玩意儿。
你想想看啊,地震那家伙可是个大魔头,时不时就来捣乱一下,要是房子没点特别的保护,那还不得被它弄得七荤八素的呀!这时候橡胶支座就挺身而出啦,就好像是房子的“超级英雄”。
它能把地震的力量给分散开,让房子不至于摇摇晃晃得太厉害。
你说这橡胶支座咋就这么厉害呢?它就像是一个柔软又有韧性的小卫士,把房子稳稳地托住。
而且啊,它还特别耐用,能经得住时间的考验呢。
这就好比是一双好鞋子,能陪着你走很远的路。
那有人可能就会问啦,这橡胶支座隔震技术是不是就万无一失啦?嘿,哪有那么绝对的事儿呀!它虽然厉害,但也不是无敌的呀。
就好像再厉害的武林高手,也有他的弱点不是?比如说,要是遇到特别特别大的地震,那橡胶支座可能也会有点力不从心啦。
不过呢,咱也不能因为这个就否定它的厉害呀!毕竟在大多数情况下,它可是能起到大作用的呢。
它能让我们的房子更安全,让我们住在里面更放心。
这就好像是冬天里的一件厚棉袄,能给你带来温暖和安心。
咱再说说这技术的应用吧。
现在好多新建筑都用上了这橡胶支座隔震技术呢,这是好事呀!说明大家都越来越重视建筑的安全性啦。
但也不能光靠这个呀,建筑的质量本身也得过硬才行。
就好像一个人,光有好的装备还不行,自己也得有真本事呀!那对于那些老建筑怎么办呢?是不是就没办法享受这橡胶支座隔震技术的好处啦?当然不是啦!我们可以对老建筑进行改造呀,给它们也加上这个“保护装备”。
这就像是给老房子做一次大整修,让它重新焕发活力。
总之呢,建筑橡胶支座隔震技术是个非常有意义的技术。
它能让我们的生活更有保障,让我们不用担心地震这个大魔头随时来捣乱。
但是我们也不能完全依赖它呀,还得从建筑的各个方面都下功夫,让我们的房子真正成为我们安心的小窝。
你说是不是这个理儿呢?咱可不能小瞧了这橡胶支座隔震技术,但也不能把它当成唯一的救命稻草呀!。
4种桥梁减隔震装置的比较
1.铅芯支座、高阻尼橡胶支座的减隔震原理是利用地震时铅芯发生塑性变形或
橡胶发生弹塑性变形来消耗地震能量。
2.优点:减隔震效果明显,2000KN以下价格比其他类型的支座便宜。
3.缺点:水平刚度小,易在平时因刹车力就发生水平位移,多用于房屋减隔震。
因
使用橡胶材料且橡胶暴露在自然环境中,寿命会因为地域的不同有较大差异,使
1.E
2.
3.
1.
2.
3.
1.
座内,地震力大于设定值时剪断图示挡圈上的销钉即产生钟摆效果,靠来回摆动时摩擦生热耗能。
2.优点:周期明确,减隔震效果明确。
设计地震时的摆动位移可计算,隔震率可计
算。
不使用易老化材料,与桥梁等寿命。
价格适中。
3.缺点:2000KN以下吨位比产品铅芯支座价格要高。
不适宜在高墩上应用。
4.。
建筑摩擦摆支座隔震技术研究与应用
建筑摩擦摆支座隔震技术研究与应用
摩擦摆支座是一种利用滑动摩擦来耗散能量、延长结构自振周期的隔震装置。
这种支座通常由上、下固定板、滑动面、弹簧、阻尼器和摩擦元件组成。
在地震作用下,摩擦摆支座能够允许上部结构相对于下部基础发生位移,从而有效隔离地震能量,减少结构响应。
研究表明,摩擦摆支座具有以下优点:
1. 良好的隔震效果:通过调整摩擦系数,可以控制隔震系统的刚度和阻尼比,以适应不同的地震动特性和结构需求。
2. 结构位移能力强:摩擦摆支座可以承受较大的水平位移,适用于地震烈度较高的区域。
3. 耗能能力强:滑动摩擦过程中能有效耗散地震能量,降低结构的内力和变形。
4. 经济性好:与其他隔震系统相比,摩擦摆支座的制造成本较低,维护简单。
应用方面,摩擦摆支座已被广泛应用于桥梁、建筑和设备基础的隔震设计中。
例如,在桥梁工程中,摩擦摆支座可以安装在桥墩与桥面板之间,以减少地震对桥面的影响;在建筑工程中,摩擦摆支座可用于多层和高层建筑的隔震设计,提高建筑物的抗震能力。
当前,摩擦摆支座的研究重点包括:
1. 摩擦材料的选择与改进:研究不同材料的摩擦特性,寻找耐久性强、摩擦系数稳定的材料。
2. 支座设计的优化:通过数值模拟和实验研究,优化支座的结构设计,提高其性能。
3. 长期性能评估:评估摩擦摆支座在长期荷载作用下的性能退化,确保其在设计寿命内的可靠性。
4. 与其他隔震技术的结合:探索摩擦摆支座与其它隔震技术(如铅芯橡胶支座、隔震基座等)的组合使用,以实现更优的隔震效果。
随着隔震技术的不断发展和创新,摩擦摆支座作为一种有效的隔震解决方案,其研究与应用将继续深入,以满足日益增长的抗震需求。
摩擦摆支座在桥梁抗震设计中的应用
●
,
度峰值 0 . 1 5 g; 抗震设计 方法为 A类 ,地震 调整 系
数E 1 作用下为 0 . 6 1 ,E 2 作用下为 2 . 0 5; 抗震措施
按 8度 要 求 。
,
: ,
,
此 高架 桥 上部 结 构形 式 各异 ,跨 径 不 同 ,立 柱 高度 变 化很 大 ,结构 联数 很 多 ,抗 震 分析 工作
摩擦摆支座在桥梁抗震设计中的应 用
杨 允 表
( 合 乐中国有限公 司,上海 2 0 0 0 5 1 )
摘要 :介绍 摩擦摆 支座 的工作 原理 ,根据简 化 的荷 载 一位移滞 回曲线给 出摩擦摆 支座初 始 刚度 、等 效刚度 及恢 复 力等 的计 算公 式 。列举 摩擦摆支 座在 国外 桥梁设计与 加固 中的应 用 ,也介 绍在 国内桥 梁T程 中的研究 与应 用现状 。
=/ . L ( 2)
如S A P 2 0 0 0和 E T A B S ,专 门提供模 拟 F P B的非线
性连 接单元 ,该单 元具有双 向双线性滞 回模型 ,程 式中 : 为 动摩 擦 因数 ,一 般 可取 0 . 0 5; W为 上 序 能进行 双 向地震 下摩擦 摆 隔震 结构 的动力分 析 。 部 结 构 竖 向荷 载 ,k N; d y 为支 座屈 服 位移 ,一 般 采 用 F P B进 行 桥 梁 隔 震 设 计 已 被 美 国各 种 抗 震 规
T=2 叮 T √ / g =3 . 4 7 5 s
( 7 )
能 。其 中, 标 准联箱梁结构 宽度 1 7 . 5 i n 、 高度 2 . 0 m, 采用单 箱多 室断 面 ,顶板厚度 为 2 5 0 m m,底 板跨
地震区建筑设计中的隔震支座选用与性能评估
地震区建筑设计中的隔震支座选用与性能评估在地震频发的地区,建筑的安全性至关重要。
隔震技术作为一种有效的抗震手段,在建筑设计中得到了越来越广泛的应用。
而隔震支座作为隔震技术的核心组件,其选用和性能评估直接关系到隔震效果的优劣以及建筑在地震中的安全性。
一、隔震支座的类型与特点常见的隔震支座主要包括橡胶隔震支座、滑动隔震支座和复合隔震支座等。
橡胶隔震支座是应用较为广泛的一种类型。
它通常由多层橡胶和钢板交替叠合而成,具有良好的竖向承载能力和水平弹性变形能力。
在地震作用下,橡胶隔震支座能够通过水平变形来消耗地震能量,从而减轻上部结构的地震响应。
滑动隔震支座则是利用摩擦来消耗地震能量。
其构造相对简单,主要由上、下滑动面和中间的摩擦材料组成。
在地震时,上下滑动面之间产生相对滑动,从而实现隔震效果。
复合隔震支座则是将橡胶隔震支座和滑动隔震支座的优点相结合,具有更优异的隔震性能。
二、隔震支座的选用原则在地震区建筑设计中,选用隔震支座时需要考虑多个因素。
首先是建筑的结构类型和使用功能。
不同的结构类型和使用功能对隔震支座的性能要求有所不同。
例如,对于高层建筑,需要选用承载能力大、水平变形能力强的隔震支座;而对于医院、学校等人员密集的公共建筑,除了考虑隔震性能外,还需要考虑支座的耐久性和可靠性。
其次是地震烈度和场地条件。
地震烈度越高,场地条件越差,对隔震支座的性能要求就越高。
在高烈度地震区和软弱场地,应选用具有更大水平变形能力和耗能能力的隔震支座。
再者是经济因素。
隔震支座的价格相对较高,因此在选用时需要在保证隔震效果的前提下,综合考虑工程造价,选择性价比高的支座类型和规格。
三、隔震支座的性能评估指标为了确保隔震支座在地震中的性能表现,需要对其进行一系列的性能评估。
竖向承载能力是评估隔震支座的重要指标之一。
它需要满足建筑在正常使用状态下的竖向荷载要求,确保建筑的稳定性。
水平等效刚度和等效阻尼比是反映隔震支座水平隔震性能的关键指标。
不同隔震体系的隔震效果比较
2 摩 擦摆 隔震体 系
摩 擦 摆 隔 震 系 统 是 由 美 国
理论和技术越来越受 到 重视 , 隔震 技术 必 将得
到应 用 推 广 。但 是 目前 对 于不 同隔 震 体 系 的 隔
的 Z ys aa 教授首 先提 出的。它 将 建筑物与地基 隔离 , 通过 滑动 面
的设 计 周 期 来 延 长 结 构 物 的 振 动 周 期 , 擦 摆 系 统 的 滑 动 面 与 摩
1 铅芯橡胶 隔震体 系
叠层橡胶支座是 由钢板和橡胶叠合 而成 , 橡胶 与钢板之
摩擦摆隔震系统 可 以认 为是一个 多质 点平摆体 系。如
图 2所 示 。
间用胶 粘结 , 中间 的橡 胶及钢 板 的厚 度很薄 , 仅几毫 米。这
样的构 造 , 使得橡 胶支座 的竖 向承载力很 大 , 在水平方 向 而 可以有较大 的变形 。铅 芯橡胶 支座就是 在普通 的叠层橡 胶 支座中插入铅棒 , 棒受周 围叠层橡 胶 的剪 切作用 时 , 容 铅 很
= MX + + b+ + :0 () 1 () 2
根据传统 的抗震设 计理论 , 在发生 小震 时, 建筑 物处 于
弹性 变形 阶段 ; 中震 和 大 震 时 , 筑 就 进 入 弹 塑 性 变 形 阶 在 建
段 。传统的结构设计在 高烈 度地 区往往会 使得构件 尺寸很 大, 配筋较多, 特别给节 点 区的施 工造 成了很 大的困难 。另 外, 由于传统 的结构设 计是 允许建筑物在遭 遇本地 区设 防烈 度地震时 , 构件产生一定程 度的破坏 、 变形 , 以耗散地震 中的
结 构 动 力 分析 模 型
外体 系特有 的 圆 弧滑 动 面使 其 具有 自动复位 功能 , 建筑 物能 在 圈 2 多质 点 平摆 动 体 系隔 地震之后能恢复原位 。
橡胶支座隔震与摩擦摆支座隔震效果的对比研究
橡胶支座隔震与摩擦摆支座隔震效果的对比研究目录一、内容概括 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 研究目的和任务 (3)3. 研究现状和发展趋势 (4)二、橡胶支座隔震技术研究 (6)1. 橡胶支座隔震原理 (7)2. 橡胶支座类型与特性 (8)3. 橡胶支座隔震效果分析 (9)4. 橡胶支座优化与改进 (10)三、摩擦摆支座隔震技术研究 (12)1. 摩擦摆支座隔震原理 (13)2. 摩擦摆支座结构与特性 (14)3. 摩擦摆支座隔震效果分析 (16)4. 摩擦摆支座动力学性能研究 (17)四、橡胶支座与摩擦摆支座隔震效果对比实验 (18)1. 实验设计与准备 (20)2. 实验过程及数据记录 (21)3. 实验结果分析 (22)4. 实验结论与讨论 (23)五、橡胶支座与摩擦摆支座隔震系统性能评价 (24)1. 性能评价指标体系建立 (25)2. 性能评价方法选择与实施 (26)3. 性能评价结果分析 (27)4. 不同隔震系统性能对比与讨论 (28)六、工程应用与案例分析 (30)1. 工程概况及隔震需求 (31)2. 橡胶支座与摩擦摆支座应用方案设计 (33)3. 工程实施与效果监测 (34)4. 案例分析总结与启示 (35)七、结论与展望 (37)1. 研究成果总结 (38)2. 研究不足与展望 (39)3. 对未来研究的建议 (40)一、内容概括本文旨在深入比较橡胶支座和摩擦摆支座在隔震中的应用与效果。
随着地震设计和城市化建设的需要,隔震技术作为减轻地震损害的关键手段,不断受到重视。
橡胶支座因其优异的性能,如能量吸收能力强、适应性好、维修方便等特点,成为当前较为主流的隔震方式。
随着关于隔震领域研究和实践的深入,摩擦摆支座因其独特的非线性特性和阻尼调整性,也逐渐得到广泛研究。
本研究首先对橡胶支座与摩擦摆支座的工作原理及其隔震机理进行了详细阐述。
橡胶支座通过橡胶的弹性形变来消减地震能量,而摩擦摆支座则是通过摩擦和摆动以耗散地震能量。
耗能支座在不同建筑结构中的对比实验
耗能支座在不同建筑结构中的对比实验耗能支座是指在地震来临时,能够通过支座本身的减隔震性能隔离和耗散地震能量,减小地震对上部建筑结构的破坏,从而达到保护建筑和人员的安全。
目前行业内有各种形式的橡胶减振支座、弹簧减振支座、摩擦摆减振支座等等,技术相对都比较成熟,下面以摩擦摆减振支座为例,通过实验的方式对比了同种形式的耗能支座在不同结构中的减振效果,供各位建筑专业做减隔震耗能的参考。
标签:耗能支座;摩擦摆支座;建筑结构1、引言本文以目前市场应用比较广的摩擦摆耗能支座为例介绍一下两种工况下的对比实验数据,并简要分析原因,给各位设计同行作为建筑结构减隔震设计的参考。
2、摩擦摆耗能支座的结构及工作原理摩擦摆耗能支座是利用了钟摆的动能势能转化及摆动过程中的摩擦耗能原理来实现支座对建筑结构的耗散地震能量的作用。
摩擦摆耗能支座的两个主要参数。
一个是等效曲率半径,左边这个是理论上的纯单摆,其曲率半径就是下端滑动面的半径R。
而对于一般的摩擦摆其等效曲率半径就是兩个摩擦面的圆心距。
一般来说,等效曲率半径越大,结构周期越长,隔震效率越高,地震位移越大。
摩擦系数在这里起到很重要的作用,而它会随着摩擦材料的不同,压力、速度的不同而变化。
一般来说,摩擦系数越高,减震效率越低,阻尼比越大,地震位移越小。
对于某一特定结构,存在一个最优的摩擦参数(对应最优阻尼比)。
3、摩擦摆耗能支座的实验要求动态试验机性能:竖向加载能力20MN、动态水平力±3MN、静态水平力4MN、加载频率0-0.5Hz、位移±600mm,工作台尺寸1.5x1.5米。
竖向空间尺寸最大行程1米。
摩擦摆耗能支座采用KZQZ6000KN的双曲面摩擦摆支座,最大平面尺寸1米x1米,高度0.17米。
支撑架高度0.63米。
总高0.8米,方便安装到试验机内。
实验目的有以下两点:a对比双曲面摩擦摆耗能支座有上部支撑架时的水平力和直接加载时的水平力的大小。
b对比支座无水浸泡凹曲面和有水浸泡凹曲面情况下的水平力大小。
几种隔震支座性能的对比试验研究
几种隔震支座性能的对比试验研究魏丹;施卫星;朱艳【摘要】近年来,基础隔震的研究与应用取得了飞速的进展.对基础隔震中常见几种隔震支座(踏步支座、滑移支座、橡胶支座以及未隔震的固定支座)的性能进行对比评价,采用相同的框架结构模型作为上部结构,在不同支座的情况下输入不同强度的E1 Centro波和Northridge波,并记录分析上部结构的相应反应,以分析不同支座在同一地震下以及同一支座在不同烈度地震下的性能,最终得出结论.%Nowadays, the research and application of base isolation systems are developing rapidly. This research focuses on isolation efficiency and seismic performance of several common types of isolators, including rocking foundation, rubber bearing, sliding bearing and un-isolated fixed support. Through several different comparative experiments under earthquake waves of different magnitudes and frequency-spectrum characteristic (included El Centro wave and Northridge wave) on the identical frame structure,recording the response with the upper-structure with various types of bearings and analyzing the comprehensive application performance respectively, several key points and advisory suggestions for similar designs of base isolation are presented in this paper.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2011(027)004【总页数】7页(P121-127)【关键词】基础隔震;橡胶支座;滑移支座;踏步支座;模型试验【作者】魏丹;施卫星;朱艳【作者单位】同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092【正文语种】中文1 引言基础隔震体系指在上部结构的底部设置隔震层,使之与固结于地基中的基础顶面分开,限制地震动向结构物传递[1]。
两种减隔震支座性能对比研究
两种减隔震支座性能对比研究蔡正【摘要】通过对摩擦摆支座及弹塑性钢阻尼支座两种不同类型的减隔震支座的抗震性能进行对比,选择适合项目要求的支座类型.对比结果表明:两种减隔震支座均能够有效延长桥梁结构自振周期,支座横向刚度较小的摩擦摆支座更有利于周期的延长,同时产生的墩顶剪力也较小;对于墩底截面及基顶截面的弯矩和剪力,在墩高较低时横向刚度小的摩擦摆支座减隔震性能较好,而墩高大于20 m时,横向刚度大的弹塑性钢阻尼支座更有优势.【期刊名称】《都市快轨交通》【年(卷),期】2016(029)004【总页数】4页(P98-101)【关键词】桥梁;减隔震支座;时程分析;弹塑性钢阻尼支座;摩擦摆支座【作者】蔡正【作者单位】中铁第一勘察设计院集团有限公司西安710043【正文语种】中文【中图分类】U231随着国家经济实力和技术能力的不断提高,基础建设的标准也随之不断改进。
在桥梁建设领域,在原有公路、铁路抗震设计规范之后,相继有《城市桥梁抗震设计规范》、《城市轨道交通结构抗震设计规范》等发布,抗震设防水准也逐渐改进为三水准设防、两阶段设计,抗震设计日益成为桥梁设计中的重点,其中采用减隔震支座是实现桥梁抗震性能目标的重要手段[1- 4]。
我国常用的减隔震支座有抗震型盆式橡胶支座、铅芯橡胶支座、摩擦摆支座等,近年来双曲面球型支座、黏滞阻尼型支座、各类弹塑性钢支座等新型支座也为桥梁工程提供了新的选择,其中铅芯橡胶支座及高阻尼橡胶支座的横向位移难以控制,轨道交通工程较少采用,而黏滞阻尼型支座成本较高,一般应用于较大吨位的重要桥梁。
由于减隔震支座成本高、技术复杂,以往常用于跨度较大且具有重要意义的桥梁,目前大规模使用减隔震支座的轨道交通工程在国内比较少见,可以借鉴的工程实例不多[5-8]。
西安北至机场城际轨道交通项目场址位于8度地震区,是连接西安咸阳国际机场、铁路北客站两大区域交通枢纽的快捷通道,对震后人员及物资运输意义重大,对桥梁抗震性能特别是震后能够快速恢复运营提出了较高要求。
桥梁减隔震装置的选用对比分析
《桥梁减隔震装置的选用对比分析》摘要:减隔震装置的作用在于其能够利用各类不同的高阻尼龙装置以及材料降低地震影响,并能通过较小支座将地震作用隔离开来,鉴于此,现阶段我国的工程师已设计、制造了多种类型的减隔震装置,本文重点分析桥梁减隔震装置的选用对比,减隔震的作用在于其能够利用各类不同的高阻尼龙装置以及材料降低地震影响,并能通过较小支座将地震作用隔离开来,根据上述原理,现阶段,我国的工程师已设计、制造了多种类型的减隔震装置,在这些减隔震装置中,应用较为广泛的大致包含高阻尼橡胶支座装置、双曲面摩擦摆支座装置以及铅芯橡胶支座装置等,文中重点介绍双曲面摩擦摆支座装置、高阻尼橡胶支座装置、铅芯橡胶支座装置等的选用,在建设桥梁的过程中,为其设置减隔震装置,可有效降低地震灾害,减隔震可消耗地震能量,确保桥梁安全,所以,减隔震装置在我国桥梁建设中发挥着非常重要的作用黄森摘要:在我国交通运输业中桥梁作为主要的交通枢纽,其直接影响着我国交通运输业的发展。
现阶段,随着人们生活质量的提高,私家车几乎普及到每家每户,那么,这就要求桥梁要不断提升自身的承载力,在桥梁投入使用以后减隔震的作用是不可低估的,其能够有效降低地震对桥梁造成的损害。
减隔震装置的作用在于其能够利用各类不同的高阻尼龙装置以及材料降低地震影响,并能通过较小支座将地震作用隔离开来,鉴于此,现阶段我国的工程师已设计、制造了多种类型的减隔震装置,本文重点分析桥梁减隔震装置的选用对比。
关键词:桥梁;减隔震装置;类型1.抗震设计的主要方法当前,我国的桥梁抗震体系主要包含两种类型,一种是针对于地震作用,此时需将桥梁会发生型变的部位以及能量消耗较大的部位设置于桥梁结构的下部,即桥墩的底部以及桥墩与盖梁之间的交汇处,进而方可延长桥梁的使用年限,也可有效降低地震损害,这是一种较为常见的设计方法,但是进行桥梁设计时,必须确保强剪弱变设计原理的落实情况,同时也要做好其他构件的设计;另一种是在地震影响下,需将桥梁上能量消耗较大的部位设置于桥梁上部和下部之间的连接件上(如支座、阻尼以及其他耗能装置),这些接连件就是本文要重点分析的减隔震装置,文中的这些减隔震装置自身的特性也是不一样的,但这些装置所起的作用是一样的,其都能够消耗地震能量,减小地震危害,设计这种桥梁抗震体系的关键在于如何选用减隔震装置。
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隔震建筑橡胶支座与摩擦摆支座对比探讨摘要 :以一个基础隔震的多层钢筋混凝土框架结构为例,隔震支座分别采用橡胶支座与摩擦摆支座按照《建筑隔震设计标准》[2]的直接设计法进行对比计算分析。
通过三种不同的结构计算软件,在不同支座情况下,对上部主体结构隔震后的计算结果进行对比分析。
分析结果表明:摩擦摆支座相对橡胶支座在抵御强烈水平地震作用方面更加有优势。
关键词:橡胶支座;摩擦摆支座;建筑隔震;水平向减震系数1 引言隔震技术作为目前世界上最有效的建筑防震技术之一,国际和国内均得到了广泛应用。
隔震技术的原理为在建筑基础、底部或下部结构与上部结构之间设置隔震支座和阻尼装置等部件,组成具有整体复位功能的隔震层,以延长整个结构体系的自振周期,取得良好的隔震效果。
橡胶隔震支座具有较高的竖向承载能力、大水平位移能力和复位功能,当普通橡胶支座与阻尼器、铅芯橡胶支座或高阻尼橡胶支座配合使用时可提供较大阻尼,橡胶隔震支座目前工程应用已非常广泛,是目前建筑隔震的主流产品。
摩擦摆支座(FPS)是一种平面滑动隔震装置的改进,其独特的圆弧滑动面不仅使其具有限位和自动复位功能,还能够通过滑动摩擦消耗地震能量,从而大大减小上部结构的地震作用。
由于其特有的性能,美国和日本已大量应用,国内工程上也应用越来越广泛。
为更好的在工程中应用隔震支座,提供合理的隔震支座解决方案,本文以一个多层幼儿园建筑基础隔震工程为例,分别采用橡胶支座与摩擦摆支座的基础隔震设计方案,通过多方面分析对比研究,为类似建筑隔震工程设计提供一定的参考。
2 工程概况本工程为某幼儿园建设项目为主体地上3层,局部4-5层。
幼儿园建筑物长度68.90m,宽度45.90m,房屋高度11.70m。
上部结构采用钢筋混凝土框架结构。
基础采用独立基础,持力层为卵石层。
建筑平面超长,呈‘U’字型,平面不规则。
幼儿园所在嘉峪关市,抗震设防烈度为8度,地震分组为第二组,地震加速度值为0.20g,特征周期为0.40s。
抗震设防类别为乙类。
在抗震设防目标为“中震不坏、大震可修、巨震不倒”。
3 隔震支座3.1 橡胶支座隔震橡胶支座通常可分为天然橡胶隔震支座(LNR)、铅芯隔震橡胶支座(LRB)和高阻尼隔震橡胶支座(HDR)三大类。
隔震橡胶支座由连接件和主体两部分组成。
其中主体就是由多层钢板和橡胶片交替叠置而成,连接件包括法兰板和预埋件。
3.2 摩擦摆隔震支座(FPS)摩擦摆隔震支座是另一种有效的摩擦滑移隔震支座,通过球面摆动延长结构振动周期和滑动截面摩擦消耗地震能量实现隔震功能的隔震支座,由于其具有更高的承载力、更大位移能力和更好的耐久性,还具有良好的稳定性自复位功能和抗平扭能力,在老化、低温、高温扭转等条件下,摩擦摆隔震支座具有明显的优势。
4 计算分析4.1 计算分析方法采用了结构计算分析软件YJK、PKPM、ETABS,按《建筑隔震设计标准》[2]中的直接设计法进行分析计算。
4.2 隔震支座布置1 橡胶支座布置共计采用76个橡胶支座,其中普通橡胶支座23个,铅芯橡胶支座53个,均采用Ⅱ型,每个支墩下设置一个。
2 摩擦摆支座布置共计采用76个摩擦摆支座,每个支墩下设置一个。
摩擦摆支座均采用Ⅱ型(双主滑动摩擦面型)。
4.3 地震波选取根据 II 类场地、设计地震分组为第三组的特征周期0.40秒,地震波选用软件提供的1条人工波和2条天然波。
输入的地震加速度峰值:设防地震200cm/s2,罕遇地震400cm/s2。
4.4 计算结果分析(1)隔震层偏心率验算隔震层偏心率计算结果见表1。
表1 隔震层偏心率从上表可知,隔震层在X向和Y向的偏心率均低于3%,满足规范要求;摩擦摆支座的结构偏心率均小于橡胶支座的偏心率。
(2)设防地震作用下上部结构底部剪力隔震建筑在设防地震作用下上部结构的底部剪力计算结果见表2。
表2 设防地震作用下上部结构底部剪力(kN)从上表可知,设防地震作用下摩擦摆支座的上部结构底部剪力均小于橡胶支座的底部剪力。
(3)重力荷载代表值作用下隔震支座压应力最大值隔震支座在重力荷载代表值作用下的压应力最大值计算结果见表3。
表3 重力荷载代表值作用下隔震支座压应力最大值(MPa)从上表可知,重力荷载代表值的作用下橡胶支座压应力最大值均小于12MPa,摩擦摆支座压应力最大值均小于25MPa,满足规范要求。
摩擦摆支座的压应力最大值均大于橡胶支座的压应力最大值。
(4)罕遇地震作用下隔震支座竖向压应力最大值隔震支座在罕遇地震作用下的竖向压应力最大值计算结果见表4。
表4 罕遇地震作用下隔震支座竖向压应力最大值(MPa)从上表可知,罕遇地震作用下橡胶支座竖向压应力最大值均小于25MPa,摩擦摆支座竖向压应力最大值均小于50MPa,满足规范要求,说明隔震层具有足够的稳定性和安全性。
摩擦摆支座的竖向压应力均大于橡胶支座的竖向压应力。
(5)罕遇地震作用下隔震支座竖向拉应力最大值隔震支座在罕遇地震作用下的竖向拉应力最大值计算结果见表5。
表5 罕遇地震作用下隔震支座竖向拉应力最大值(MPa)从上表可知,罕遇地震作用下隔震支座竖向拉应力最大值均小于1.0MPa,满足规范要求。
摩擦摆支座均未出现竖向拉应力。
(6)结构自振周期隔震建筑结构自振周期计算结果见表6。
表6 结构自振周期(s)从上表可知,摩擦摆支座结构自振周期均大于橡胶支座结构自振周期。
(7)上部结构在设防地震作用下弹性层间位移角隔震建筑上部结构在设防地震作用下弹性层间位移角计算结果见表7。
表7 上部结构在设防地震作用下弹性层间位移角从上表可知,设防地震作用下弹性层间位移角均小于1/400,满足规范要求。
摩擦摆支座设防地震作用下弹性层间位移角均略大于橡胶支座弹性层间位移角。
(8)上部结构在罕遇地震作用下弹塑性层间位移角隔震建筑上部结构在罕遇地震作用下弹塑性层间位移角计算结果见表8。
表8 上部结构在罕遇地震作用下弹塑性层间位移角从上表可知,上部结构罕遇地震作用下弹塑性层间位移角均小于1/100,满足规范要求。
摩擦摆支座罕遇地震作用下弹塑性层间位移角均小于橡胶支座弹塑性层间位移角。
(9)下部结构在设防地震作用下弹性层间位移角隔震建筑下部结构在设防地震作用下弹性层间位移角计算结果见表9。
表9 下部结构在设防地震作用下弹性层间位移角从上表可知,上部结构设防地震作用下弹性层间位移角均小于1/400,满足规范要求。
摩擦摆支座设防地震作用下弹性层间位移角均小于橡胶支座弹性层间位移角。
(10)下部结构在罕遇地震作用下弹塑性层间位移角隔震建筑下部结构在罕遇地震作用下弹塑性层间位移角计算结果见表10。
表10 下部结构在罕遇地震作用下弹塑性层间位移角从上表可知,下部结构罕遇地震作用下弹塑性层间位移角均小于1/100,满足规范要求。
摩擦摆支座罕遇地震作用下弹塑性层间位移角均小于橡胶支座弹塑性层间位移角。
(11)罕遇地震作用下隔震支座最大水平位移隔震支座罕遇地震作用下最大水平位移计算结果见表11。
表11 罕遇地震作用下隔震支座最大水平位移(mm)罕遇地震作用下,各橡胶支座水平位移均不大于支座直径的0.55 倍和各层橡胶厚度之和3.0倍二者的较小值,各摩擦摆支座水平位移均不大于其产品水平极限位移的0.85倍,均满足规范要求。
(12)隔震结构水平向减震系数隔震结构水平向减震系数计算结果见表12。
表12 隔震结构底部剪力比从上表可知,隔震结构X、Y向水平向减震系数均小于0.4,上部结构可按本地区设防烈度降低1度确定抗震措施。
摩擦摆支座底部剪力比均小于橡胶支座水平向减震系数。
(13)罕遇地震作用下结构能耗分析在相同的罕遇地震时程工况中,其基底剪力相差不大,橡胶支座结构非线性阻尼耗能占比为61.7%,而摩擦摆支座非线性阻尼耗能占比为75.6%,表明摩擦摆支座耗能表现明显优于橡胶支座。
5 结论本文通过对一个多层钢筋混凝土框架结构工程分别采用橡胶支座和摩擦摆支座进行了设计与分析,得到如下结论:(1) 采用橡胶支座和摩擦摆支座,两种隔震方案都能取到显著的隔震效果。
(2) 摩擦摆隔震支座的隔震层水平刚度中心与上部结构的竖向作用力呈正相关关系,在地震作用下隔震层处的质心与刚心重合度较高,能够有效抑制结构的整体扭转,与橡胶隔震支座相比具有显著优势。
(3) 设防地震作用下摩擦摆支座的上部结构自振周期均大于橡胶支座的自振周期,摩擦摆支座的上部结构水平向减震系数均小于橡胶支座的水平向减震系数,摩擦摆支座的隔震效果要好于橡胶支座。
(4) 在罕遇地震作用下,摩擦摆隔震方案在上部结构的层间位移上要优于橡胶支座隔震方案,非线性阻尼耗能占比也要优于橡胶支座隔震方案,且结构的回复能力更优,故摩擦摆支座在抵御强烈水平地震作用方面更加有优势。
参考文献[1]GB 50011-2010(2016年版)《建筑抗震设计规范》[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.[2]GB/T 51408-2021《建筑隔震设计标准》[S].北京:中国计划出版社,2021.[3]李贤杰.多层框架结构基础隔震对比分析[J].佳木斯大学学报(自然科学版),2016年第34卷第二期.[4]阮怀圣,何友娣.两种减隔震支座动力参数的设计方法及减隔震效果差异研究[J].世界地震工程,2017年3月第33卷第1期.[5]巫炜,摩擦摆隔震结构分析[D]。
北京:北京大学,2007.1。