基础隔震结构地震能量分布及耗散研究
基础隔震结构水平地震作用分布规律研究
０ 引 言
在 基础 隔震 结构 理论 研究 和工 程 实践 应用 的基 础上 ， 多 国家 都将 基 础 隔 震 结 构 设计 列 入 相应 的 许
规范 中 ， 以指导 房屋 的隔 震设计 ， 而进 一 步促进 基 从
１ 中 国规 范 简 介
在 中 国 Ｇ ５０ １—２０ 《 筑 抗 震 设 计 规 Ｂ０１ ０１ 建
第３ ４卷
第 ６期
四川建筑科学研 究
Ｓｃ ｕ ｎ Ｂ ｉ ｉｇ Ｓ ｉｎ ｅ ｉｈ ａ ｕｌ ｎ ｃｅ ｃ ｄ １５ ４
２０ ０ ８年 １ ２月
基础 隔震结构水 平地震作 用分布规律研究
王建 强 丁永 刚 ，
（． １ 郑州大学土木工程学院 ， 河南 郑州 ４ ０ ０ ； ５０ ２ ２ 河南工业大学土木建筑学 院 ， ． 河南 郑州 摘 ４０ ５ ） ５ ０２
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ ｐ ｅ ｃ ｐ ｉｎ ｏ ｅ ｔ ａ ｄ ｓｒ ｕ ｉｎ ｆｒ ｏ ｏ ｚ ｎ ａ ａ ｔ ｑ ａ ｅ ａ ｔ ｎ ｏ ａ ｅ ｉｏａｉｎ ｓ ｕ ｔ ｒｓ ｉ ｈ ｏ ｅ ｆＣ ｉ ａ ｓｒ ｃ ： ｈ ｒ ｓ ｒ ｔ ｎ ｖ ｒ ｃ ｌ ｉｔ ｂ ｔｏ ｏ ｍ ｆ ｒ ｏ ｔ ｅ ｒ ｕ ｋ ｃｉ ｆ ｓ ｓ ｌ ｔ ｔ ｃｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ｄ ｓｏ ｈ ｎ ｉ ｏ ｉ ｉ ｈｉ ｌ ｈ ｏ ｂ ｏ ｒ ａ ｄ Ｕｎ ｔｄ Ｓ ａｅ ｒ ｘ ａｉｔ ｄ， ｅ ｒ ｓ ｌｓｂ ｔ ｅ ｅ ｐ ｅ ｃ ｐｉ ｎ ｉ ｈ ｏ ｅ ｎ ｈ ｍｅｈ ｓｏ ｙａ ａｙ ｉ ｒ ｏ ａ ｅ ｉ ｉ ｈ ｗ ｎ ｉ ｔｔ ｓａ ｅｅ ｐ ｔ ｅ ｔ ｅ ｕ ｔ ｅｗｅ ｎ ｔ ｒｓ ｒ ｔ ｔ ｅ ｃ ｄ ｓａ ｄ ｔ ｅ ｔ ｉｔｒ ｎ ｓ ａ ｃｃ ｍｐ ｒｄ，ｔ ｓｓ ｏ ｎ ｅ ａ ｈ ｈ ｉ ｏ ｎ ｉ ｌ ｓ
2024年建筑结构隔震与减震设计研究
2024年建筑结构隔震与减震设计研究随着地震活动的不断增多和人们对建筑安全性能要求的提高，建筑结构隔震与减震设计成为了一个重要的研究领域。
本文将从隔震技术原理、减震技术方法、结构设计要点、地震动力学分析、安全性评估、工程实例分析以及未来发展趋势等方面进行详细探讨。
一、隔震技术原理隔震技术是一种通过在建筑基础与上部结构之间设置隔震装置，以隔离地震波对建筑结构的直接作用，从而减少地震对建筑的破坏。
隔震装置主要包括橡胶隔震支座、滑动隔震支座和混合隔震支座等。
这些隔震支座具有良好的弹性和阻尼性能，能够在地震时吸收和分散地震能量，降低结构的振动幅度，保护建筑免受地震破坏。
二、减震技术方法减震技术主要是通过在建筑结构中安装减震装置，以减少地震时结构的振动响应。
常见的减震装置包括阻尼器、减震支撑和隔震沟等。
阻尼器可以通过消耗地震能量来减少结构振动，减震支撑则通过改变结构的动力特性来降低地震响应。
而隔震沟则通过在建筑周围设置一定深度的沟槽，利用沟槽的变形来吸收地震能量，从而减少结构的振动。
三、结构设计要点在进行建筑结构隔震与减震设计时，需要考虑以下几个要点：首先，要合理选择隔震与减震装置的类型和参数，确保装置能够有效地发挥隔震和减震作用；其次，要优化结构的动力特性，使结构在地震时具有较低的自振频率和较大的阻尼比，从而减少地震响应；最后，要加强结构的整体性和连续性，确保结构在地震时具有良好的整体受力性能。
四、地震动力学分析地震动力学分析是建筑结构隔震与减震设计的基础。
通过对地震波的传播规律、结构的地震响应以及隔震减震装置的动力性能进行深入分析，可以为结构设计提供科学的依据。
地震动力学分析包括时程分析、反应谱分析和能量分析等方法。
这些方法可以帮助设计师预测结构在地震时的动力响应，从而优化结构设计，提高结构的抗震性能。
五、安全性评估安全性评估是建筑结构隔震与减震设计的重要环节。
通过对结构在地震作用下的受力性能、变形情况和破坏机理进行全面评估，可以确定结构的安全性能水平。
并联组合基础隔震结构耗能的探讨
并联组合基础隔震结构耗能的探讨摘要：在汶川震后重建中，隔震技术运用较多；隔震装置主要有：滑板支座、叠层橡胶支座和阻尼器；把各种不同的隔震装置有效的组合在一起，可发挥各自的优点，起到良好的隔震效果。
关键词：隔震技术；滑板支座；叠层橡胶支座中图分类号：tu97文献标识码：a 文章编号：1引言20世纪50年代housner就提出了能量分析的概念，地震对结构的作用实质上就是能量的输入、转化和耗散的过程，基础隔震结构作为结构被动控制的一种，其主要原则就是通过隔震的设置来减小地震输入给上部结构的能量，主要利用隔震支座的非线性变形来耗散一部分能量和延长结构的周期来实现的，也有学者提出隔震层有滤波效应才使得上部结构的输入能减小，结构的输入能与很多因素都有关，如地震动特性、结构自身动力特性和场地条件等等。
对于隔震结构来说，在分析上部结构处于弹性状态能量耗散的较少，结构的动力特性又与隔震层的设置有关，所以，本文仅研究了滑移隔震和组合隔震时，在铅芯橡胶支座确定的情况下摩擦滑板支座的摩擦系数对结构输入能的影响。
2 模型概况结构为一个拟建在8度地区的6层矩形框架结构，层高3.3m，梁、板的混凝土取c30，柱子的取c30；柱尺寸：400x400mm，梁：300x600mm，板厚80mm。
结构规则，质量中心坐标为（18m，7.5m），上部结构结构的偏心距为0。
利用sap2000建立结构的模型，上部结构采用梁单元和膜单元来模拟梁、柱和楼板，采用刚性楼板假定，隔震支座分别采用sap2000中rubber isolator和friction isolator单元模拟。
时程分析时选用了两条实际记录的地震波，el centro波和taft波。
铅芯橡胶支座的型号为gzy400-80，直径为400mm，初始刚度为4.67x106 n/m，屈服后刚度为5.69x106 n/m，屈服力为4.19x104 n；滑板摩擦系数分别取0.02、0.06、0.1、0.14、0.18、0.22。
某高烈度区高层框架-剪力墙结构基础隔震设计与分析
第51卷第8期2021年4月下建㊀筑㊀结㊀构Building StructureVol.51No.8Apr.2021DOI :10.19701/j.jzjg.2021.08.002∗中国建筑股份有限公司科技研发课题(CSCEC-2015-Z-41)㊂作者简介:辛力,博士,教授级高级工程师,一级注册结构工程师,Email:xinli1129@㊂某高烈度区高层框架-剪力墙结构基础隔震设计与分析∗辛㊀力,㊀杨㊀琦,㊀王红群,㊀荆㊀罡,㊀邹胜利(中国建筑西北设计研究院有限公司,西安710018)[摘要]㊀介绍了高烈度区某11层框架-剪力墙结构基础隔震设计的全过程㊂对隔震支座选型㊁上部结构水平向减震系数取值㊁扭转位移比控制㊁隔震层温度变形验算等进行了详细介绍,着重讨论了高烈度区高层结构水平向减震系数偏大㊁隔震层扭转位移比过大等难点问题的处理方法㊂通过对隔震结构模型与非隔震结构模型侧移模式进行对比分析,探讨了现行隔震结构降度设计方法存在地震作用分布不合理,导致(极)大震作用下结构底部存在薄弱层隐患的问题㊂通过PERFORM 3D 软件对隔震结构进行了大震性能评估,证明结构基本满足大震可修的性能目标㊂[关键词]㊀高烈度区;框架-剪力墙结构;基础隔震;扭转位移比;侧移模式;薄弱层中图分类号:TU352.12文献标识码:A文章编号:1002-848X (2021)08-0008-06[引用本文]㊀辛力,杨琦,王红群,等.某高烈度区高层框架-剪力墙结构基础隔震设计与分析[J].建筑结构,2021,51(8):8-13,42.XIN Li,YANG Qi,WANG Hongqun,et al.Base isolation design and analysis of high-rise frame-shear wallstructure in a high intensity area[J].Building Structure,2021,51(8):8-13,42.Base isolation design and analysis of high-rise frame-shear wall structure in a high intensity areaXIN Li,YANG Qi,WANG Hongqun,JING Gang,ZOU Shengli(China Northwest Building Design &Research Institute Co.,Ltd.,Xi an 710018,China)Abstract :The whole process that base isolation analysis of an eleven-layer frame-shear wall structure in a high intensity area was introduced.The selection of isolation bearing,the value of the horizontal seismic reduction factor of the superstructure,the control of torsion displacement ratio,and the calculation of the temperature deformation of the isolation layer were introduced in detail.The treatment such as the large horizontal seismic reduction factor and torsion displacement ratio of the isolation layer of high-rise structures in high intensity areas was emphasized.Through the comparative analysis of the lateral displacement model between the isolated structure model and the non-isolated structure model,it is discussedthat the current seismic isolation structure reduction design method is unreasonable in the distribution of earthquake action,which leads to the hidden danger of weak layer at the bottom of the structure under the action of (very)rare earthquakes.The elasto-plastic time history analysis verifies the structure will be "life-safety"under rare earthquake.PERFORM 3D software was used to evaluate the seismic performance of the isolated structure,which proves that the structure basically meets the performance target of repairable for large earthquakes.Keywords :high intensity area;frame-shear wall structure;base isolation;torsion displacement ratio;lateraldisplacement model;weak layer1㊀工程概况项目位于甘肃省天水市麦积区,建筑面积约5万m 2,建筑高度47.25m,地下1层,层高3.85m;地上11层(不含隔震层),其中1层层高4.8m,2~11层层高4.2m㊂结构采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构体系,在地下室顶板以上设隔震层,隔震层层高2.1m㊂考虑到结构平面布置不规则,地上部分采用防震缝将结构分隔为三个独立的隔震单体:主楼㊁东副楼㊁西副楼,其中主楼长103.0m,宽27.0m;东副楼长32.6m,宽20.6m;西副楼长32.6m,宽16.7m,防震缝净宽800mm,建筑效果图见图1㊂该建筑属于标准设防类,抗震设防烈度8度(0.30g ),场地类别Ⅱ类,设计地震分组第二组(T g =0.40s)㊂2㊀隔震结构设计抗震性能目标隔震结构主要抗震性能目标如下:1)上部结构按本地区抗震设防烈度降低一度(7度,0.15g )进行设计;2)大震作用下,上部结构层间位移角小于1/200;3)大震作用下,结构构件满足FEMA356[1]第6章人身安全性能水平的设防目标要求㊂第51卷第8期辛㊀力,等.某高烈度区高层框架-剪力墙结构基础隔震设计与分析图1㊀建筑效果图图2㊀隔震支座初始方案布置图3㊀计算参数及隔震支座选型布置3.1计算模型上部结构设计采用YJK软件,隔震分析采用ETABS软件,使用ETABS中的连接单元 Rubber isolator+gap 模拟橡胶隔震支座㊂ETABS计算模型由YJK-ETABS软件转换得到,并保证两个软件计算所得结构质量㊁周期㊁层间剪力误差均在5%以内,然后在柱底施加隔震支座和边界条件㊂3.2隔震支座布置本工程隔震支座布置原则[2]:1)满足‘建筑抗震设计规范“(GB50011 2010)(2016年版)[3](简称抗规)第12.2.3条规定,丙类建筑重力荷载代表值作用下隔震橡胶支座的压应力不宜超过15MPa;2)控制结构扭转效应,上部结构质心与隔震层刚心偏心率不大于3%;3)变形指标满足规范设计要求,大震时隔震支座位移不超过支座有效直径的0.55倍和支座内部橡胶总厚度的3.0倍二者的较小值;4)最大限度发挥隔震效果,水平向减震系数不大于0.40㊂由于结构高度较高,自重大,为有效控制结构在大震下的位移,支座尽量选择LRB型铅芯橡胶支座,少量LNR型橡胶支座仅用于调节扭转不规则㊂根据以上原则,采用一柱一支座的布置方法,共使用98个隔震支座,其中LRB700支座8个,LRB800支座18个,LRB900支座27个,LRB1000支座13个, LRB1100支座15个,LRB1200支座11个,LNR700支座4个,LNR900支座2个,支座布置见图2㊂3.3隔震支座性能参数隔震支座相关力学性能参数(除屈服前刚度外均为实测值平均值)见表1㊂对比时程分析法与振型分解反应谱法分析选取地震波时,采用弹性计算方法,此时隔震支座选取水平剪切应变为100%时对应的等效刚度,隔震层等效阻尼比采用抗规第12.2.4条中方法进行计算,然后将其按照刚度比例分配给每一个铅芯橡胶支座㊂中震水平向减震系数计算以及大震作用分析时,隔震支座水平恢复力模型假定为二折线型,其中屈服后刚度与屈服前刚度之比取0.1[4]㊂另外,隔震支座的竖向抗拉刚度取竖向抗压刚度的0.1倍[5]㊂隔震支座力学性能参数表1支座型号竖向性能等效水平特性(100%剪应变)竖向抗压刚度/(kN/mm)面压15MPa竖向承载力/kN等效水平刚度/(kN/mm)等效阻尼比/%屈服前刚度/(kN/mm)屈服力/kN屈服后刚度/(kN/mm)LRB70035225772 2.40422.115.28122.7 1.528 LRB80043807539 2.74822.117.46160.3 1.746 LRB90047409542 3.09122.119.64202.9 1.964 LRB1000565911780 3.46922.122.04250.4 2.204 LRB1100645914255 4.09422.126.02303.0 2.602 LRB1200806816964 4.87322.130.96360.6 3.096 LNR70031505772 1.488 5.0 LNR90042799542 1.913 5.0 3.4隔震前后结构基本特性根据以上隔震支座性能参数及布置方案,计算得到的各塔楼隔震层扭转偏心率见表2㊂由表2可以看出,各塔楼隔震层扭转偏心率满足不大于3%的要求㊂结构隔震层扭转偏心率表2塔楼X向扭转偏心率/%Y向扭转偏心率/%主楼0.140.80东副楼0.620.47西副楼(调整前0.78)0.140.08各塔楼非隔震模型和隔震模型前三阶自振周期对比以及隔震后结构各振型的阻尼比见表3㊂由表3可知,隔震后结构周期明显延长,阻尼比变大;结9建㊀筑㊀结㊀构2021年㊀㊀㊀㊀隔震与非隔震结构前三阶周期㊁阻尼比对比表3塔楼振型特性周期/s非隔震隔震隔震结构模态阻尼比隔震结构水平两方向基本周期差值与较小值比值/%主楼1X向平动 1.232 3.44(3.51)0.2112Y向平动 1.153 3.40(3.45)0.2143扭转 1.125 3.35(3.37)0.2181.18(1.74)东副楼1Y向平动 1.223 3.050.2002X向平动 1.162 3.020.2033扭转0.945 2.810.2240.99西副楼1X向平动 1.25 3.710.1652Y向平动 1.13 3.630.1533扭转0.94 3.290.2162.20㊀㊀注:括号内为主楼隔震层中间区域的部分LRB支座替换为同直径的LNR支座后的数值,表4同㊂构X,Y向的基本自振周期差值小于较小值的30%,满足‘叠层橡胶支座隔震技术规程“(CECS126ʒ2001)[6](简称橡胶支座规程)第4.1.3条的相关规定㊂3.5地震波选取采用时程分析法时,抗规第5.1.2条以及‘高层建筑混凝土结构技术规程“(JGJ3 2010)[7](简称高规)第4.3.5条对地震波的选取做了详细规定㊂本工程拟选取7条地震波分别对三个塔楼进行分析,要求地震波频谱特性㊁有效持续时间㊁计算所得地震作用效应均满足规范相关要求,地震波拟合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相比,在对应于非隔震结构和隔震结构主要振型的周期点上相差均不大于20%㊂经过一系列试算调整,选取El Centro波㊁NRG_00波㊁SFY_360波㊁PEL90波㊁SAN_NS波和人工波1㊁人工波2作为本工程时程分析的地震波㊂时程反应谱曲线和规范反应谱曲线比较见图3㊂由图3可以看出,设防烈度时(地震加速度时程最大值0.30g),各条地震波拟合的地震影响系数曲线与抗规反应谱法的地震影响系数曲线在各塔楼非隔震㊁隔震模型第一振型周期点上的相差值均小于20%㊂4㊀隔震分析计算结果4.1水平向减震系数取值8度(0.3g)设防输入地震波,中震㊁大震时,加速度峰值分别调整为300gal和510gal,时程分析地震波均按X,Y向双向输入,双向输入时X,Y向加速度峰值按1ʒ0.85调整㊂抗规第12.2.5条规定,对于高层建筑,结构水平向减震系数β取隔震结构与非隔震结构各层层间剪力最大比值与倾覆力矩最大比值的较大值㊂隔震与非隔震结构最大层间剪力图3㊀地震波反应谱曲线比较比㊁倾覆力矩比取7条地震波时程分析结果的平均值,结果见表4㊂隔震与非隔震结构最大剪力比㊁倾覆力矩比表4塔楼X向Y向最大层间剪力比最大倾覆力矩比最大层间剪力比最大倾覆力矩比主楼0.37(0.35)0.41(0.39)0.370.39东副楼0.350.330.360.34西副楼0.380.380.360.35㊀㊀注:括号中数值为主楼支座调整后的计算结果㊂由表4可知,主楼㊁东副楼㊁西副楼的水平向减震系数β分别为0.41,0.36,0.38㊂根据抗规第12.2.5条规定,隔震后的水平地震影响系数最大值αmax1为:αmax1=βαmax/ψ(1)式中:β为减震系数;αmax为非隔震结构的水平地震影响系数最大值;ψ为调整系数㊂本工程支座剪切性能偏差为S-B类,对应调整系数ψ取0.80,则主楼㊁东副楼㊁西副楼水平地震影响系数最大值分别为0.123,0.108,0.114㊂可见,主楼水平地震影响系数最大值略大于0.12,不满足上部结构降低一度设计的设防目标㊂为达到主楼上部结构降低一度的设防目标,对增大结构阻尼比㊁延长自振周期与主楼水平向减震系数的关系进行了敏感性分析㊂以‘建筑隔震设计标准(征求意见稿)“反应谱为计算依据,计算出主楼上部结构水平向减震系数与其自振周期㊁阻尼比的关系,见图4㊂图4㊀主楼结构水平向减震系数与自振周期㊁阻尼比关系01第51卷第8期辛㊀力,等.某高烈度区高层框架-剪力墙结构基础隔震设计与分析由图4可知,当结构阻尼比大于0.15时,进一步提升结构阻尼比对降低结构水平向减震系数的影响有限;而当结构自振周期处于3s左右时,延长结构自振周期仍能有效地降低结构水平向减震系数㊂鉴于主楼全部选用的是LRB型支座,其100%剪应变对应等效刚度大于同直径的LNR型支座,因此,计划将隔震层中间区域(图5)的部分LRB支座替换为同直径的LNR支座㊂替换后,主楼隔震后的自振周期和阻尼比见表3中括号内数值,计算得到主楼隔震与非隔震结构最大剪力比㊁倾覆力矩比见表4中括号内数值,则主楼的水平向减震系数可按0.39取值㊂图5㊀隔震支座调整后方案布置图根据橡胶支座规程第4.1.7条规定,并考虑到剪重比㊁竖向地震可能起控制作用等因素,本工程三个塔楼水平地震影响系数最大值αmax1取0.12,本工程三个塔楼均可按隔震结构比非隔震结构降低一度设计㊂4.2大震隔震支座位移和轴力橡胶支座规程第4.3.5条规定,各隔震支座在大震作用下的最大水平位移不应大于0.55倍支座直径和3倍支座厚度的较小值㊂因此,将地震波加速度峰值按比例放大,取为510gal,在ETABS软件中采用FNA法进行隔震结构大震弹塑性时程分析,结构隔震支座剪力和位移取7组地震波的平均值㊂大震作用下,主楼㊁东副楼㊁西副楼隔震层最大位移分别为417,358,401mm,因主楼㊁东副楼㊁西副楼隔震支座最小直径分别为800,700,700mm,可知西副楼隔震层最大位移已超出隔震支座极限位移允许值385mm(700ˑ55%=385mm)㊂西副楼结构平面X向两跨的跨度差异大(分别为11.7,4.2m),且剪力墙主要布置在西侧,框架柱底在重力荷载代表值的竖向压力下差异较大,使得隔震支座布置严重不对称,扭转效应对边支座位移影响较大㊂虽然隔震层偏心率控制在0.8%以内,但时程分析结果显示,大震下隔震层X 向位移比达到1.24,导致边支座极限位移超限㊂究其原因,计算隔震层偏心率时,隔震支座采取100%剪应变对应的等效刚度,而实际上,由于不同隔震支座的刚度退化机制不同(图6),大震时铅芯橡胶支座刚度退化明显,此时隔震层的扭转偏心率远大于中震㊂图6㊀橡胶支座水平力-位移关系曲线对西副楼大震作用下隔震层扭转偏心率进行计算,铅芯橡胶支座等效刚度K eff按照图6(a)中F u/D u 计算,其中D u取大震时隔震层的平均位移,计算得到西副楼X,Y向隔震层的扭转偏心率,见表5㊂由表5可知,大震时X向扭转偏心率远大于中震时,达到3.64%㊂为降低隔震层大震时的扭转效应,将西副楼东侧南北两端各两个LNR支座改为LRB支座,同时适当增大西侧LRB支座直径(图5),在尽量不增大支座直径㊁增加结构造价的前提下,使中震时隔震层偏心率进一步降低,也使得东西两侧支座刚度退化机制尽量一致㊂经过大震时程分析计算,此时隔震层X向扭转位移比降低为1.15,隔震层扭转偏心率降低为2.12%㊂在隔震层平均位移变化不大的情况下,将隔震支座最大位移降低为369mm,满足大震下隔震支座极限位移的变形需求㊂考虑到本项目结构高度高,自重大,隔震支座压力大㊁变形大,将东㊁西副楼角部的三个LRB700支座换为LRB800支座(图5),通过调整隔震支座第二形状系数的方式,保证二者水平剪切刚度一致㊂即:GA700T R700=GA800T R800(2)式中:G为橡胶剪切模量;A700,A800分别为LRB700, LRB800支座截面面积;T R700,T R800分别为LRB700, LRB800支座橡胶层厚度㊂11建㊀筑㊀结㊀构2021年支座调整前、后西副楼隔震层扭转偏心率表5地震风险水平调整前X向扭转偏心率/%调整后X向扭转偏心率/%Y向扭转偏心率/%设防地震0.780.140.08罕遇地震 3.64 2.120.54抗规第12.2.4条规定:隔震橡胶支座在水平向和竖向大震同时作用下,拉应力不应大于1.00MPa㊂本工程主楼㊁东副楼㊁西副楼隔震支座最小轴向应力分别为-4.65,-4.75,-2.48MPa,均未出现拉应力,满足大震下支座轴力的要求㊂5㊀超长结构温度荷载分析本工程主楼结构长103.0m,远超‘混凝土结构设计规范“(GB50010 2010)(2015年版)[8]第8.1.1条规定的结构伸缩缝设置间距,属于超长结构㊂因沿纵横向各设置两条伸缩后浇带,可近似不考虑混凝土收缩变形对隔震支座变形和应力的影响㊂取当地月平均气温最不利温差值ʃ30.5ħ作为温度荷载,对上部结构楼盖进行了温度应力分析㊂由于隔震支座水平刚度较小,得到的隔震层楼板最大拉应力为0.23MPa,小于混凝土抗拉强度设计值,因此,楼板配筋时可不考虑温度应力的影响,采取双层双向通长布置钢筋进行构造加强㊂另外,温度荷载作用下,隔震(边)支座产生的最大水平位移为15mm,将其与地震作用下的隔震支座位移进行组合,以考虑温度作用对隔震支座及其下部结构产生的不利影响㊂6㊀隔震结构与非隔震结构层剪力分布比较抗规中隔震结构设计采用分离式计算方法,将其分为上部结构㊁隔震层㊁下部结构和基础分别进行设计㊂上部结构设计仍采用传统反应谱法,考虑到隔震支座的抗弯刚度㊁抗扭刚度相对混凝土柱非常小,为使模型结构与真实结构的受力状态更为一致,上部结构非隔震结构模型的底层柱下端按铰接考虑[9],由此产生的不利偏差,本工程在相关构件设计过程中给予复核验算㊂分析结果表明,隔震结构模型与非隔震结构模型的侧移模式差异较大,导致两种计算模型侧向荷载分布模式㊁层剪力等差异较大,容易引起结构设计偏于保守或偏于不安全㊂以主楼为例,上部结构隔震结构模型中,隔震支座采用100%剪应变对应等效刚度和等效阻尼进行模拟,分别采用底部隔震模型和底部铰接模型对上部结构进行小震下的振型分解反应谱法分析,以7度(0.15g)底部铰接模型计算结果为依据,使得二者底部剪力相等,计算得到两种模型的楼层剪力分布见图7㊂由图7可知,在相同基底剪力情况下,底部铰接模型的上部楼层剪力均大于底部隔震模型(真实模型),即上部楼层设计均偏于保守,不经济㊂考虑到框架-剪力墙结构二道防线以及与抗震措施相关的内力调整等因素,底部铰接模型和底部隔震模型的框架柱承载力设计值基本相等,但由于剪力墙内力基本不调整,两种模型的剪力墙承载力设计值存在较大偏差㊂两种模型剪力墙楼层剪力分布见图8㊂由图8可知,底部铰接模型计算所得的不同楼层剪力墙剪力在上部楼层普遍大于底部隔震模型,且随着楼层数增加,二者的差值逐渐增大,其中X向剪力最大相差3946kN(7层),Y向剪力最大相差4470kN(6层)㊂分别对底部铰接模型和底部隔震模型采用YJK 软件进行配筋设计,计算所得隔震层以上剪力墙含钢量分别为333t和297t,可见,底部铰接模型由于上部楼层剪力墙剪力值偏大,其含钢量大于底部隔震模型,造价较高㊂7㊀大震弹塑性时程分析及性能评估为准确分析隔震结构在大震时各构件的损伤耗能情况,采用PERFORM3D软件对结构进行大震性能评估㊂以地震剪力最大的天然波(NRG-00波)双向输入结果为依据,其中梁㊁柱采用集中塑性铰模型,剪力墙采用纤维模型,天然橡胶支座采用弹性连接单元模拟,铅芯橡胶支座采用无刚度退化的标准二折线恢复力模型㊂结构构件塑性转角指标参考FEMA356,见表6㊂大震弹塑性时程分析得到隔震层以上结构各层层间位移角分布,如图9所示㊂由图9可知,结构大震时层间位移角最大值为1/327,满足预设性能目标要求㊂结构构件塑性转角指标表6结构构件IO LS CP剪力墙0.0030.0060.009框架柱0.0030.0120.015框架梁0.010.020.025大震下结构隔震层质心位移时程轨迹见图10㊂由图10可知,大震下结构隔震层质心最大位移为493mm㊂结构整体能量耗散占比㊁构件塑性耗能占比见图11㊂由图11可知,整体能量耗散中,结构构件塑性耗能约占45%,而隔震支座耗能占构件塑性耗能的90%左右,其余10%为梁㊁柱的塑性耗能,且其中绝大多数为梁塑性耗能㊂这表明,大震时隔震支座有效发挥了隔震效果,消耗了绝大部分地震能量,保21第51卷第8期辛㊀力,等.某高烈度区高层框架-剪力墙结构基础隔震设计与分析㊀㊀㊀㊀图7㊀底部隔震与铰接模型楼层剪力分布图8㊀底部隔震与铰接模型剪力墙楼层剪力分布图9㊀结构大震层间位移角图10㊀隔震层质心位移时程轨迹图11㊀X 向大震下结构能量耗散占比护了主体结构安全,主体结构损伤主要集中在框架梁和连梁构件,符合 强柱弱梁 的设计理念㊂大震下,结构在人身安全性能水平(LS)的塑性转角利用率如图12所示㊂由图12可知,除隔震层个别框架梁塑性转角大于LS 性能水平限值外,其他结构构件满足LS 性能水平塑性转角要求,基本能够做到 大震可修㊂图12㊀结构构件LS 性能水平塑性转角利用率㊀大震弹塑性分析结果也表明,结构剪力墙部位的损伤主要集中在底部楼层,因此,基础隔震结构采用底部铰接近似模型进行设计时,上部楼层配筋结果可能偏大,这对于提高结构抗震性能水平的作用不明显,反而可能导致底部集中破坏㊂8 结论(1)基础隔震结构的隔震效果,与结构隔震前后自振周期㊁阻尼比关系较大,二者对结构水平向减震系数的影响呈非线性关系,隔震结构设计时,应根据实际需要调整二者的关系,做到隔震效果㊁位移控制等最优㊂(2)隔震支座布置不均匀㊁不对称时,应考虑不同隔震支座因刚度退化机制不同而引起大震时隔震层扭转效应放大的问题,此时应控制隔震层大震时对应的扭转偏心率,减小结构扭转效应㊂(3)个别标准化支座产品性能指标难以满足设计要求时,可通过调整隔震支座第一形状系数㊁第二形状系数方法,调整隔震支座竖向和水平向刚度,达到预期的设计效果㊂(4)隔震结构采用现行抗规分离式计算方法时,上部结构底层柱下端一般按铰接处理㊂因铰接模型与实际隔震模型侧向荷载分布模式存在较大差异,使得结构上部楼层配筋结果往往偏大,易导致(极)大震下在结构底部楼层产生集中破坏,设计时应该予以重视㊂(下转第42页)31建㊀筑㊀结㊀构2021年于0.01,绝大部分进入塑性的钢管柱塑性发展程度较轻㊂以上结果说明钢管混凝土柱还具有较高的剩余承载力,结构满足 大震不倒 的抗震设防目标㊂图14L845-8XY 工况下钢管柱中混凝土应变图15L845-8XY 工况下钢管四角积分点等效塑性应变PEEQ5 结论某8度区超高层钢结构采用了863根普通钢支撑,并在结构底部加强区和伸臂桁架腹杆处设置了104根BRB,对结构抗震性能进行了分析,研究结果表明:(1)伸臂桁架是本工程中的重要抗侧力构件,普通伸臂桁架由于斜腹杆受压屈曲导致耗能能力不足,将伸臂斜腹杆替换成BRB,可取得较好的消能减震效果㊂(2)普通钢支撑为第一道抗震防线中的主要抗侧力构件之一,应考虑其拉压不对称滞回特性,采用施加初始几何缺陷的方法对普通钢支撑拉压不对称进行了模拟,结果表明初始几何缺陷对支撑初始轴力有较大影响,但对支撑整体的滞回曲线影响不大,普通钢支撑的长细比越大,初始几何缺陷导致受压承载力下降越显著㊂(3)对整体结构进行了动力弹塑性时程分析,结果表明结构满足 大震不倒 的设防目标㊂参考文献[1]郭彦林,童精中,周鹏.防屈曲支撑的型式㊁设计理论与应用研究进展[J].工程力学,2016,33(9):1-14.[2]蒋庆,朱亚宁,杨青顺,等.采用普通伸臂桁架和BRB 伸臂桁架的高层建筑耗能机制对比[J].建筑结构,2018,48(21):9-13.[3]袁林华,伍炼红,朱忠义,等.乌鲁木齐宝能城1-02#楼超高层钢结构设计[J].建筑结构,2015,45(18):19-24.[4]周忠发,朱忠义,伍炼红,等.乌鲁木齐宝能城超高层钢结构动力弹塑性分析[J].建筑结构,2016,46(17):78-83,98.[5]杨青顺,甄伟,解琳琳,等.耗能伸臂桁架抗震性能的试验研究[J].工程力学,2016,33(10):76-85.[6]武莲霞,余志伟,孙飞飞.屈曲约束支撑在带伸臂高层建筑中的应用[J].建筑结构,2011,41(S1):120-124.[7]LIN P C,TAKEUCHI T,MATSUI R.Optimal design ofmultiple damped-outrigger system incorporating buckling-restrained braces[J].Engineering Structures,2019,194:441-457.[8]刘庆志,赵作周,陆新征,等.钢支撑滞回曲线的模拟方法[J].建筑结构,2011,41(8):63-67,39.[9]钢结构工程施工质量验收标准:GB 50205 2020[S].北京:中国计划出版社,2020.[10]高层民用建筑钢结构技术规程:JGJ 99 2015[S].北京:中国建筑工业出版社,2016.(上接第13页)参考文献[1]Prestandard and commentary for the seismic rehabilitationof buildings:FEMA356[S].Washington,D.C.:Federal Emergency Management Agency,2000.[2]卜龙瑰,苗启松,朱忠义,等.隔震结构设计方法探讨[J].建筑结构,2013,43(17):109-112.[3]建筑抗震设计规范:GB 50011 2010[S].2016年版.北京:中国建筑工业出版社,2016.[4]金建敏,谭平,黄襄云,等.铅芯橡胶支座微分型恢复力模型屈服前刚度的研究[J].广州大学学报(自然科学版),2008,7(1):87-90.[5]日本建筑学会.隔震结构设计[M].北京:地震出版社,2006.[6]叠层橡胶支座隔震技术规程:CECS 126ʒ2001[S].北京:中国工程建设标准化协会,2001.[7]高层建筑混凝土结构技术规程:JGJ 3 2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.[8]混凝土结构设计规范:GB 50010 2010[S].2015年版.北京:中国建筑工业出版社,2015.[9]丁洁民,吴宏磊.减隔震建筑结构设计指南与工程应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2018:57-59.24。
三维基础隔震结构非线性地震能量响应分析
√ ０
Ｉ［ － ｄ ｘ （ ｔ ） ］ ｒ Ｍ＇ ｆ ｃ （ ￡ ） ＋Ｉ Ｅ ｄ ｘ （ ｔ ） ］ ｒ Ｃ ｘ （ ｆ ） ＋Ｉ［ － ｄ ｘ （ ｔ ） ］ （ ￡ ） 一 一Ｉ［ － ｄ ｘ （ ｔ ） ］ ｒ Ｍｒ ｘ （ ￡ ）
√ 【 】 Ｊ ０ Ｊ ０
震响应发展到多 自由度 的非线性地震能量响应分析 ， 常用的有相对能量 和绝对 能量法 两种瞳 ］ ． 由于相对 能量 法更能反映工程所关心 的参数 ， 故本文采用相对能量法建立基础隔震结构 的能量方程．
１ 地 震 能 量 反 应 的定 义及 能 量 方 程
多 自由度 基础 隔震 结构 的运 动方 程 为 。 ］ ：
摘
要： 建 立 了基 础 隔震 结 构 的 地 震 能 量 响 应 方 程 ， 利 用 有 限元 分 析 软 件 模 拟 了铅 销 橡 胶 支 座 的 双 向 非 线 性
性能， 研 究 了铅 销橡 胶 支 座 主 要 参 数 和 不 同地 震 动 激 励 对 基 础 隔 震 结 构 非 线 性 地 震 能 量 响应 的 影 响 ． 结 果 表 明： （ １ ） 铅 销 橡胶 支 座 的 滞 回耗 能 能 够 消 耗 大 量 的 地震 总输 入 能 ， 进 而 证 实 了其 减 隔 震 的有 效 性 ； （ ２ ） 铅 销 直 径
项 资金 项 目（ ＣＨＤ ２ ０ １ １ Ｊ Ｃ Ｏ Ｏ ３ ）
作者简介 ： 汪
洁（ １ ９ ７ ９ 一 ） ， 女， 河南南阳人 ， 博士 ， 副教授 ， 主 要 从事 桥 梁工 程 抗 震 与 抗 风 设 计 方 面 研 究 ．
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ － ０ ２
修 改稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ５ — ０ ５
考虑相邻建筑物碰撞的基础隔震结构的地震反应分析
（）Ｈ ｒ — ａ 碰撞单 元模型 ａ ｅｔ ｄｍｐ ｚ
（） Ｈｅｔ ｄ ｍ ｄｌ ａ ｒ —ａ ｐｍｏ ｅ ｚ ｏ ｐ ｃ ｅ ｍｅｔ ｆｍ ａｔ ｌ ｎ ｉ ｅ
（） 结构碰撞模型 ｂ
中图 分 类 号 ：Ｔ ３ ２ Ｕ ５ 文 献 标 识 码 ：Ａ
基础 隔震是 用水平 刚度很 “ ” 柔 的隔震元 件 将上 部
轻地 震作 用下碰 撞效应 提供 依据 。
结构与基 础隔离 。隔震 层将 延 长整 个 结构 体 系 的 自振 周期， 同时提供 适 当阻 尼使 结 构 的加 速 度 反 应 大 大 衰 减 ， 而 阻隔地震 能量 向上部结 构传递 。但是在强震 作 从
ｇ ｖ
—
０ Ｆｃ ＝ ０，
ｘ １一ｇ ０ ｖ
（） １
的恒定 相位差 ， 似考 虑 行 波 效应 对 碰 撞 结 构 体 系 的 近
影 响。Ｋ ｚｈｋ ａａ，Ｂ ｕｅＦ ａｕ ｉ Ｋ ｓｉ ｒｃ ．Ｍａ ｏ 调查 研 究 了 ｏ ｉｎ ｓ
１８ ９ ９年 的 Ｌ ｍ ｒ ｔ 震 ， 震 后 调 查 中 包 括 Ｓ ｎ ｏ ａ Ｐｉ ａ地 ｅ 在 ａ Ｆａ ｃ ｃ 、 ａ ｌ ｄ Ｓ ｎａＣ ｕ 和 Ｗａ ｏｖｌ ｒｎ ｉ ｏ Ｏ ｋ ｎ 、 ａｔ ｒｚ ｓ ａ ｔ ｎ ｉｅ的 广 阔 区 ｓ ｌ
（） Ｉ ｐ ｃ ｍ ｄｌ ｂ ｍ ａｔ ｏ ｅ ｏ ｊｃｎ ｕｌｉｇ ｆ ｄａｅｔ ｉ ｎ ｓ ａ ｂ ｄ
图 １ 相邻结构碰撞体系示 意图
一
簧并 联一 个非 线 性 阻 尼 器来 描述 碰 撞 中能 量 的 耗散 ， 也被 称为 改进 的 Ｈ ｒ 模 型 。如 图 １ ａ 所 示 将碰 撞楼 ｅｚ ｔ （） 层简 化为质 点 ｉ 和质 点 ， 碰撞 可发 生在 任何楼 层处 ， ｋ 为碰撞 弹簧 的 刚度 ， ｃ 是非线 性 阻尼 系数 ，Ｄ ｇ 是两 质点 间 的初始距 离 。 由 于碰 撞 ， 两 相 邻 质 点 之 间所 产 生 在
第七章隔震与耗能
隔震与消能减震设计简介
传统的工程抗震： 增强结构本身的抗震性能能量。 立足于“抗”
缺点：结构地震反应大，且不具备自我调节能力。
隔震: 在建筑物上部结构与基础之间设置滑移层，阻止地震能 量向上传递。 立足于“隔” 削能减震： 由耗能装置来承受和耗散大部分的地震能量。 立足于“耗”
铅芯隔震橡胶支座 铅芯隔震橡胶支座由新西兰的ROBINSON及其公司最 早研制开发，以后在中国、日本、美国、意大利等国家都 得到了较大的发展与应用。
铅芯橡胶支座构造如图所示。 因为铅芯橡胶支座不但具有较理想的竖向刚度，而且本 身具有消耗地震能量的能力，故铅芯橡胶支座在结构使 用中受到广泛欢迎。
下图分别是世界上第一栋采用铅芯橡胶支座隔震的建 筑(The William Clayton Building, New Zealand)和世界上 使用铅芯橡胶支座中基底面积最大的建筑(日本)。
滚动支撑类隔震系统（Roller bearing system） 为克服柔性层结构所带来的缺陷，科学家们相继提出了 多种滚动支撑类隔震系统，工作元件有球形和椭圆形等多种 ，但由于其隔震是有向性的，而地震是具有无向性，这些类 型的隔震系统均未能推广应用。
2.最新隔震技术 隔震橡胶支座(The laminated rubber bearing)隔震系统。
吸能装置有： 调频质量阻尼装置（tuned mass damper, 简称TMD） —由质量、弹性元件和阻尼器构成的振动系统，将其安装在结
构上，结构振动时引起该系统的共振，由此产生的惯性力反作用于结构， 起到耗能消振的作用。 TMD 的关键是其自身自振频率与被控系统的自振频率相近。
建筑物顶部利用屋顶水箱设计成TMD
耗能装置有：
摩擦耗能装置—由摩擦元件构成，这些元件相互滑动产生摩擦力，
结构防震设计中关于在水平方向隔离与耗散地震能量的思考
Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｓｒ ｃｕｒ ｆｔ ｅｄ ｖ ｃ ｒ ｓ ｎ ｅ ｅ ｅ ｔ ｌｄ ｎ ｕｌ ｐ ｎ ｕ ｅｙ ｅ ｒｉｒｔ ａ ｈ ｉｄｎｇ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｈ ｔｕ ｔ ｅ ｏ ｅ ｉ ｅｐ ｅ ｅ ｔｄ ｈ ｒ ， ｈｅｓｉ ｉ ｇ ｗｏ ｄ ｈａ ｐｅ ｓｓ ｒ ｌ ａ ｌ ｈ ｎ ｔ ｅｂｕ ｌ ｉ ’Ｓ ｈ ｅ
ｄ ｆｎ ｅａ ａｎ ｔｈ ａ ｔｑ ａ ｅ ａｍ ｏ ｅ ｆａｄ ｖｉｅｗｈ ｃ ｌ ｗｓｔ ｅｈ ｒｚ ｎ ａ ｌｄｎ ａ ｐ ｎｈ ｓｂ ｅ ｒ ｓ ｎｅ ｉ ｅ ｅ ｃ ｇ ｉｓ ｅｅ ｒｈ ｕ ｋ ， ｄ ｌ ｅ ｃ ｉｈａｌ ｔ ｏ ｏ ｈ ｏ ｏ ｔ ｌ ｉ ｉｇｔ ｈ ｐ ｅ ａ ｅ ｎｐ ｅ ｅ ｔ ｄｉ ｔ ｓ ｉ ｓ ｏ ｎｈ ｐ ｐｅ ． ｔ ａ ｅ ｎ ｖ ｒｆｅ ｅ ｅｔ ａ ｅ ａ ｅｓ ｉ ａｅｙ ａ ｄｔ ｅｅ ｏ ｏ ｉａ ｉ ｏ ｌ ｅｒ ｉｅ ｙ ｔｅｈｏ ｉｏ ｔ ｌ ｌｄｎ ａ ｒ Ｉ ｈ ｓｂ ｅ ｅ ｉ ｄ ｈ ｒ ｈ ｔ ｈ ｓ ｉｍ ｃｓ ｆ ｔ ｎ ｃ ｎ ｍ ｚ ｔ ｉ ｔ ｈ ｏｎｃ ｕｄ ｂ ａｓ ｄ ｂ ｒｚ ｎ ａ ｉｉ ｇ． ｈ ｓ
密封 免 维 护 等 优 点 。
【 键 词】 结构 ；地 震 ；抗 震 ；隔震 ；耗 能 ；水平 关
ｌ ｒ ｃ 】Ｂ ｓｄｏ ｅｖｅ ａ ｔｅ ｏｉｏ ｔ ｉｉｇｂ ｔ ｅｎｔｅ ａｅ ｎ ｎ ｅｓ ｕ ｔｒ ｗ ｒｓ ｓｈ ｓ Ａｂ ｔａ ｔ ａｅ ｎｔ ｉ ｔ ｔｈ ｒ ｎａ ｓ ｄｎ ｅｗ ｅ ｓｍｅｔ ｄｔ ｔ ｃｕｅ ｏｋ ｅｌ ｔ ｓ ｈ ｗ ｈ ｈ ｚ ｌｌ ｈ ｂ ａ ｈ ｒ ａｔ ａ
按 抗 震 的思路 进 一 步发 展 结构 的 防震 设 计 ，只有 以不 断提 高结构 的 抗 震等级 ， 加结 构 的强 度为 主 。 即需 增 也
基础隔震结构的能量分析与设计
第33卷 增刊2007年12月四川建筑科学研究Sichuan B uilding Science收稿日期22作者简介高学勇(8),男,安徽肥东人,硕士研究生,研究方向钢筋混凝土及预应力混凝土结构理论。
xy6@基础隔震结构的能量分析与设计高学勇,叶献国,王德才(合肥工业大学土木建筑工程学院,安徽合肥 230009)摘 要:近几十年来,基础隔震技术逐渐被重视,得到了广泛的应用,并被纳入国家建筑抗震设计规范。
通过建立有隔震和无隔震的6层框架结构的分析模型,对其分别输入2条典型的地震波进行地震能量反应分析,结果表明,隔震结构能较好地满足能量方程;最后以能量分析方法为基础,建立了基础隔震结构体系的能量设计方法。
关键词:基础隔震结构;能量方程;滞回曲线;时程分析中图分类号:T U352.12 文献标识码:A 文章编号:1008-1933(2007)增刊-0101-04The ener gy ana lysis and desi gn of the ba s e 2isola ted str uctureG AO Xuey ong,YE X ianguo,WANG Decai(Scho ol of C ivil Engineering,Hefei University of Technol ogy,Hefei 230009,China)Ab stra ct:I n recent decade s,base is olati on technol ogy ha s a ttracted more and more att enti on in re s ea rch .It ha s been adop t ed by nati onal code for se is m ic de sign of buildings,and has been wildly app lied t o a br oad range of app licati ons world wide .B ased on the introduc ti on of the energ y equa ti ons and analysis mode ls of base 2is ola ted structure s,the analysis models of a six 2fl oor frame structure a re built,and the energy re s ponses of the structure and the effect of seis m ic is ola ti on bea rings are d iscussed as t w o ty p ical se is m ic waves are inpu t .It is conc luded that t he ba se 2is olated structure can m eet the energy equa ti on;Finally,on the basis of ene rgy theory,in this paper,the ene rgy de sign m easure s for this kind of struc tures a re founded .Key wor ds:ba se 2is olated structure;energy equa ti on;hyste resis curve;ti m e hist ory analysis0 引 言抗震设计中广泛采用底部剪力法、振型分解法和时程分析法等,这些方法都是以结构的强度和位移作为结构设计和破坏的标准。
论隔震与耗能减震结构
论隔震与耗能减震结构摘要：中国经历了过多次刻骨铭心的地震经历，这其中1976年唐山地震和2008年四川汶川地震给国人留下的教训最为惨痛和深刻，基于这种惨痛的经历，相对于传统的加强结构的强度、刚度和延性来抵御地震消极被动的抗震策略，隔震与耗能减震这种积极而主动的抗震策略应运而生，这种方法一定会在未来的建筑设计实践中不断地完善，也会得到更好的发展与应用。
一、地震现象地震是地球内部构造运动的产物，是一种自然现象。
全世界每年大约发生500万次地震，其中99%的地震都非常小，用很灵敏的仪器才能测量到，而剩下的1%就成为有感地震，这其中能够造成严重破坏的地震，全球每年大约发生18次。
地震按其成因可分为构造地震，火山地震，陷落地震，诱发地震四类。
其中由于地壳运动，推挤地壳岩层薄弱部位发生断裂而引发的地震叫构造地震，构造地震分布最广，危害最大；由于火山喷发，岩浆猛烈冲击地面引起的地震成为火山地震；地表或地下岩层突发大规模陷落和崩塌引起的小范围的地面震动叫陷落地震；由于水库蓄水或深井注水等引起的地面震动叫诱发地震。
地震构造运动中，在断层形成的地方大量释放能量，产生剧烈震动，此处就叫做震源，按震源的深浅，地震又可以分为浅源地震，中源地震和深源地震。
浅源地震的震源深度在70km以内，它释放着一年中全世界所有地震能量的约85%；中源地震震源深度70~300km范围内，一年中全世界所有地震释放能量的约12%来自中源地震；震源深度超过300km的地震叫做深源地震，一年中释放所有地震释放能量的3%。
二、地震对工程结构的破坏工程结构在地震时所遇到的破坏是造成人民生命财产损失的主要原因，起破坏情况与结构类型和抗震措施等有关。
主要破坏情况有：称重结构承载力不足或变形过大而造成的破坏；结构丧失整体稳定性而造成的破坏；地基失效引起的破坏。
此外，地震造成的次生灾害，如水灾、火灾、毒气泄漏、滑坡、泥石流、海啸和核泄漏等，其破坏后果也相当严重。
多维地震动作用下摩擦摆基础隔震结构能量反应分析
卓‘ ，丁永 刚 ，李 大望。
４０ ５ ； ５ ０ ２
５ ８６ ） １０ ０
４ ００ ；． ５ ０ １２ 河南工业大学 土木建筑学院 ， 州 郑
３深圳大学 土木工程学院 ， ． 深圳
摘 要 ：对摩擦摆基础隔震结构进行了能量反应分析 ， 研究了多维地震动、 地震烈度和支座摩擦系数对结构能量
总输入能量 明显增大 ， 隔震层 滞回耗能 比减小 ， 上部结构 的变形耗能 比增 大。 关键词 ：摩擦摆 ； 基础隔震结构 ； 多维 地震 动 ； 能量反应
中 图 分 类 号 ：Ｔ ３２ １ Ｕ５ ． 文 献标 识 码 ：Ａ
Ｅｎｅ ｇ ｅ ｐｏ ｓ ｎａ ｙ ｉ ｏ ｓ －ｓ ｌ ｔ ｄ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｔ ｒ ｙ ｒ ｓ ｎ ｅ ａ ｌ ｓｓ ｆ ｒ ｂａ ｅ ｉｏ ａ ｅ ｔ ｕ ｔ ｒ ｓ ｗｉｈ ａ
ｆ ｉ ｔｏ ｅ ｄ ｕｍ ｙ ｔ ｍ ｄｅ ｕｌｉａ ｉ ｌｇ ｏ ｄ ｍ ｏ ｉ ｎ ｒ ｃ ｉ ｎ ｐ ｎ ｕｌ ｓ ｓｅ ｕｎ ｒ ｍ ｔ－ ｘ ａ ｒ ｕｎ ｔｏ ｓ
桥梁设计中的抗震技术与应用研究
桥梁设计中的抗震技术与应用研究桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，在保障人员和物资的流通方面发挥着关键作用。
然而，地震作为一种不可预测且破坏力巨大的自然灾害，对桥梁的安全构成了严重威胁。
因此，在桥梁设计中充分考虑抗震因素，采用先进的抗震技术，对于提高桥梁在地震中的稳定性和安全性至关重要。
一、桥梁在地震中的破坏形式要有效地设计桥梁的抗震性能，首先需要了解桥梁在地震中可能出现的破坏形式。
常见的有以下几种：1、桥墩破坏桥墩是桥梁的主要支撑结构，在地震中容易受到水平力和弯矩的作用。
可能出现的破坏形式包括混凝土开裂、钢筋屈服、墩身倾斜甚至折断。
2、桥台破坏桥台与路堤的连接部位在地震中容易产生不均匀沉降和位移，导致桥台开裂、倾斜或坍塌。
3、支座破坏支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要部件，在地震中可能会发生移位、脱落或损坏，从而影响桥梁的整体受力性能。
4、梁体破坏梁体在地震作用下可能会出现裂缝、断裂或移位，严重影响桥梁的通行能力。
二、桥梁抗震设计的基本原则为了提高桥梁的抗震性能，在设计过程中需要遵循以下基本原则：1、场地选择应尽量选择地质条件良好、地势平坦的场地建设桥梁，避免在地震断层、软弱土层等不利地段建造。
2、合理的结构体系选择具有良好抗震性能的结构形式，如连续梁桥、刚构桥等，避免采用抗震性能较差的结构。
3、强度和延性设计既要保证桥梁结构在地震作用下具有足够的强度，能够承受地震力的作用，又要具备一定的延性，能够通过塑性变形来消耗地震能量。
4、多道抗震防线通过设置多个抗震构件和体系，形成多道抗震防线，当一道防线失效时，其他防线能够继续发挥作用，保证桥梁的整体稳定性。
三、桥梁抗震技术1、基础隔震技术基础隔震是通过在桥梁基础和上部结构之间设置隔震装置，如橡胶支座、摩擦摆支座等，来延长结构的自振周期，减少地震能量的输入。
隔震装置能够有效地隔离水平地震作用，降低上部结构的地震响应。
2、耗能减震技术耗能减震技术是在桥梁结构中设置耗能装置，如金属阻尼器、粘滞阻尼器等，在地震作用下，耗能装置通过自身的变形和摩擦来消耗地震能量，从而减轻结构的破坏。
基础隔震结构在竖向荷载作用下的内力分布特点
基础隔震结构在竖向荷载作用下的内力分布特点基础隔震结构是建筑结构中的一种新型结构体系。
在地震频繁的区域，基础隔震结构可以有效地降低建筑对地震的响应，减少了地震对建筑物的破坏程度，降低了地震造成的经济损失和人员伤亡。
在基础隔震结构中，基础隔震系统是关键的组成部分。
在竖向荷载作用下，基础隔震结构内部的受力分布也是比较特殊的。
下面，将针对基础隔震结构在竖向荷载作用下的内力分布特点进行分步骤的介绍。
一、竖向荷载作用下的基础隔震结构在竖向荷载作用下，基础隔震结构中形变和应力分布较为复杂。
当竖向荷载作用在基础隔震结构上时，有以下几种情况：1.基础隔震结构受荷情况下的内力分布竖向荷载作用在基础隔震结构上的时候，隔震层上下的锻钢筋拉伸肯定是不均匀的，呈现出斜向排序状态，而斜度取决于荷载大小和荷载分布状态。
这主要是因为竖向荷载作用在基础隔震结构上，会产生弯矩和剪力的作用，这种力的作用会导致隔震层上下钢筋的拉伸程度不同，从而出现上下钢筋之间的斜向排序状态。
在地震荷载作用下，也往往会出现类似的情况。
2.基础隔震结构的应力集中对于基础隔震结构来说，竖向荷载会导致结构中应力的集中，尤其是在隔震层和固支墩等部位。
当发生地震荷载时，隔震层处产生的各种应力方向更加复杂，压强集中，加剧了直接受力的位置扭曲度，对实际的受力状况产生了重要的影响。
二、竖向荷载作用下的基础隔震结构内力分布在基础隔震结构中，由于竖向荷载的作用，内力的分布也是比较特殊的。
具体来说，竖向荷载作用下，基础隔震结构中的内力分布特点包括以下几方面：1.上部结构的内力分布在竖向荷载作用下，上部结构受力较大，内部的应力分布也比较集中。
在地震荷载作用下，这种内力分布特点更加明显。
2.隔震层的内力分布竖向荷载作用下，隔震层上下钢筋的拉伸程度可能不同，但是这种拉伸仍是拉伸。
因此，隔震层的内力分布较为均匀，没有特别明显的应力集中。
3.基础支承墩的内力分布基础支承墩处是基础隔震结构中的关键部位之一，也是内力分布比较特殊的地方之一。
基础隔震结构地震能量分布及耗散研究
基础隔震结构地震能量分布及耗散研究
杜永峰;王国福;黄小宁;包超
【期刊名称】《工程抗震与加固改造》
【年(卷),期】2016(038)005
【摘要】为了研究隔震结构在不同特性地震动作用下能量的分配与耗散机制,基于能量平衡原理,利用抗震非线性软件perform3D,对近场和远场地震动作用下隔震结构和非隔震结构地震响应进行了对比分析,得到了隔震结构和非隔震结构在多遇、设防及罕遇地震下地震能量的输入、分布及耗散规律.研究表明:近场地震动作用对隔震结构耗能形式影响较大,且其对两种结构产生的滞回耗能比例更大;滞回耗能沿结构竖向呈现上小下大的分布规律;结构构件刚度变化对构件滞回耗能影响较大.【总页数】8页(P50-57)
【作者】杜永峰;王国福;黄小宁;包超
【作者单位】兰州理工大学防震减灾研究所,甘肃兰州730050;兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心,甘肃兰州730050
【正文语种】中文
【中图分类】TU352.1+2
【相关文献】
1.三维基础隔震结构非线性地震能量响应分析 [J], 汪洁;李宇
2.钢混框剪高层结构地震能量分布及耗散研究 [J], 鲍文博;付亮华;陆海燕;徐广洋
3.橡胶支座基础隔震结构隔震层软限位加固方法研究 [J], 韩淼;沙千里
4.非隔震结构嵌固位置对基础隔震结构水平向减震系数的影响 [J], 杜畅;马玉宏;赵桂峰
5.基于隔震结构Benchmark模型的隔震层刚度分布分析研究 [J], 李冰;李向真;向伟明
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建筑结构隔震与减振技术研究
建筑结构隔震与减振技术研究随着科技的不断进步和人们对安全性的要求日益提高，建筑结构隔震与减振技术在工程实践中得到了广泛应用。
本文将对建筑结构隔震与减振技术的原理、方法和应用案例进行研究和探讨。
一、隔震技术的原理和方法1. 原理建筑结构隔震技术的核心原理是通过在建筑结构与地基之间引入隔震装置，将地震或振动波动的能量分散和吸收，降低地震造成的结构破坏和震害后果。
隔震装置通常由弹簧、减振器等组成，能够有效地吸收和减少结构受力，提高建筑的安全性能。
2. 方法（1）基础隔震基础隔震是指在建筑的基础上设置隔震装置，用以减少地震波对建筑的传递。
常见的基础隔震装置包括橡胶隔震支座和液压隔震支座等。
（2）结构隔震结构隔震是指在建筑的结构中设置隔震装置，用以减少地震波对结构的影响。
常见的结构隔震装置包括摩擦隔震装置和轴向力隔震装置等。
（3）附加质量减振附加质量减振是通过在建筑结构上附加质量来达到减振的效果。
常见的附加质量减振装置包括质量块、液压质量阻尼器等。
二、建筑结构隔震与减振技术的应用案例1. 地震高发区建筑隔震在地震高发区，建筑结构隔震技术被广泛应用于高层建筑、桥梁、核电站等重要工程。
例如，日本东京塔是一座采用基础隔震技术的高层建筑，具备较强的地震抗震性能。
2. 振动环境恶劣区建筑减振在振动环境恶劣区，建筑结构减振技术能够减少振动对建筑物的影响，提高结构的稳定性和使用寿命。
例如，美国旧金山金门大桥采用了摩擦隔震器技术，使桥梁在风震和地震条件下能够保持相对稳定。
三、建筑结构隔震与减振技术的发展趋势1. 多层次、多角度的应用未来建筑结构隔震与减振技术将更加关注不同层次、不同结构形式的建筑物，并在设计和施工过程中充分考虑不同方向的地震和振动。
2. 新材料的应用新材料的发展将推动建筑结构隔震与减振技术的创新，如纳米材料、聚合物材料等，能够提高隔震装置的性能和稳定性，从而提高建筑的安全性能。
总结：建筑结构隔震与减振技术作为一项重要的工程技术，对建筑物的安全性和使用寿命有着重要的影响。
分析建筑结构隔震技术的研究和应用
分析建筑结构隔震技术的研究和应用建筑结构隔震技术是一种在建筑结构中运用各种装置，以缓冲地震引起的建筑振动并保障建筑物安全的技术。
该技术在国内外得到了广泛的研究和应用，已成为地震防灾的重要技术手段之一。
本文将从技术原理、研究进展和应用实例三个方面对建筑结构隔震技术进行分析。
一、技术原理建筑结构隔震技术的基本原理是隔震层将地震引起的水平振动分离，使上部结构不与地面有直接的连接，从而减小上部结构的震动幅度，保障建筑物的安全。
隔震层的隔震原理可以采用多种方式实现，如弹簧减震、脆性材料减震、液体隔震、牢固几何隔震等。
弹簧减震的原理是利用弹簧的弹性变形作用消耗地震能量，减小上部结构的振动。
脆性材料减震是通过将易于破碎的材料放置在隔震层中，地震时，脆性材料会破裂和摩擦，起到减震效果。
液体隔震的原理是将液体封入屏障内，在地震时，液压作用减缓隔震层的振动，达到减震目的。
牢固几何隔震则是利用沉床、弹簧、支撑等固定装置，控制上部结构的位移和加速度，消耗地震能量，达到减震效果。
二、研究进展建筑结构隔震技术的研究在国外已有一定的历史和成果。
1971年，美国在新墨西哥州马加敦机场标准化了弹簧隔震系统。
1985年，日本首次成功应用液体减震技术于东大阪体育馆和名古屋生活文化中心。
此后，随着研究深入，国外已经有了一系列应用成果，如加州罗斯肯莱斯特大学的地震工程中心、日本东京塔、台湾台北101大楼等。
国内的建筑结构隔震技术研究起步比较晚，但也有一些重大的研究进展。
20世纪80年代中期，中国石油天然气总公司推出了油井钻机隔震技术，并在全国范围内推广应用。
2008年，我国首个隔震结构大楼——中国建筑西南设计研究院自主研发的“中国建筑工程物流中心”建成，并取得了非常好的隔震效果。
三、应用实例隔震技术在建筑工程中已经得到广泛应用并取得了很好的效果。
在国内，应用隔震技术的典型实例有：位于四川南充的中石化建筑设施综合体、北京奥运会主体育场——鸟巢、上海银行大厦、广州V8国际商业中心、成都新世纪环球中心等。
隔震结构体系的原理分析
隔震结构体系的原理分析摘要：随着国民经济的不断发展，建筑抗震设计的要求也不断提高，各种耗能减震技术的应用也越来越广泛。
隔震结构体系通过在结构的底部和基础之间设置一个柔性的隔震层来耗散地震能量。
隔震层的设置，显著地降低了地震动的作用，很好地控制了地震作用下的结构响应，提高了建筑物的抗震性能。
关键词：隔震结构体系；耗能减震技术；隔震层；叠层橡胶支座；摩擦隔震系统1.隔震结构体系的基本原理隔震结构体系主要有三个部分组成：一是上部结构，二是隔震层，三是下部结构。
隔震层主要包括耗能元件和隔震元件，这两种元件的变形能力强，水平刚度小于上部结构的刚度，因此，结构的基本周期将被延长，和场地的卓越周期相互错开，从而使结构的地震作用效应大大减小。
隔震元件赋予了结构在基础面上做柔性滑动的能力，可延长结构的固有周期。
阻尼元件则给隔震层提供耗能能力，且自身拥有合适的刚度，防止结构在风荷载和地震的作用下产生较大位移。
为了使结构拥有优良的的减震能力，同时又可满足正常使用情况下的变形条件，隔震结构体系需拥有下面的基本特性：（1）承载特性：隔震装置需要具备足够的竖向承载力，确保建筑在日常的使用状况下可以正常地支承上部结构的荷载。
（2）隔震特性：隔震装置在较低的水平作用下，即普通风荷载或者小震情况下，拥有合适的弹性刚度，用于满足日常的使用要求。
当承受较大的水平作用时，即大震情况下，允许隔着装置产生一定量的柔性滑动，让结构体系进入耗能状态。
（3）复位特性：隔震装置需要具备一定的弹性恢复力，从而让上部结构和隔震装置在地震作用下具可以自动复位，降低震后的修复工作量。
（4）阻尼特性：隔震装置需要具有良好的耗能能力。
在地震作用下，隔震结构体系的整体表现如下：因设置了水平刚度显著小于上部结构的隔震装置，上部结构的水平变形为整体平动，即在地震下上部结构依然保持弹性状态。
2叠层橡胶支座叠层橡胶支座由交错叠合的钢板层和橡胶层组成，钢板层可约束橡胶层水平变形，因此，橡胶支座在竖直方向上拥有足够的承载力和刚度，同时在水平方向上其刚度较小，具备延长结构固有周期的效果。
基础隔震结构的耗能分析
基础隔震结构的耗能分析
党育;杜永峰;李慧;韩建平
【期刊名称】《世界地震工程》
【年(卷),期】2005(21)3
【摘要】采用Bouc-Wen模型,利用状态空间迭代法,对基础隔震结构进行了多质点的弹塑性时程分析, 并根据此结果,利用能量方程,求得隔震结构的各项能量,绘制了各能量项时程曲线。
以一实际工程为例,求得隔震结构的各项耗能情况,说明了基础隔震结构以减少地震输入和隔震层滞回耗能来减小对上部结构的损坏。
【总页数】5页(P100-104)
【关键词】基础隔震;Bouc—Wen模型;弹塑性时程分析;能量方程;滞回耗能
【作者】党育;杜永峰;李慧;韩建平
【作者单位】兰州理工大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】P315
【相关文献】
1.粘滞耗能基础隔震结构分析 [J], 孙黄胜;施卫星
2.高层混凝土基础隔震结构的损伤与耗能评价 [J], 常磊;叶献国;李康宁
3.并联组合基础隔震结构耗能的探讨 [J], 王道文
4.混合基础隔震耗能结构基于Clough-Penzien谱的地震动响应的简明解析解 [J],
林桂武;葛新广;李暾
5.基础隔震结构的减震耗能特性分析 [J], 尚守平;胡立豪
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基础隔震结构能量反应分析
基础隔震结构能量反应分析王利娟;焦建国【摘要】The analysis on energy response of base-isolated structures with lead-rubber bearings is carried out.The effect of the peak value of the ground motions and the fundamental periods of the base-isolated structures is studied, and the energy dissipation is analyzed. As the peak value of the ground motions increasing, the total input energy of the structure will increase. As the fundamental periods of the base-isolated structures increasing, the total input energy of the structure will decrease. The 85 percent of the total input energy of the structure is dissipated by the isolation system, so the superstructure will be in safety.%对铅芯橡胶支座基础隔震结构进行了能量反应分析,研究了地震波峰值、基础隔震结构基本周期对结构总输入能量的影响,并对结构进行了耗能分析,表明随着地震波峰值的增大,结构的总输入能量增大,随着基础隔震结构基本周期的增大,结构的总输入能量减小;基础隔震结构总输入能量的85%左右被隔震系统耗散,使上部结构得到有效保护.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2011(029)006【总页数】3页(P681-683)【关键词】基础隔震结构;地震波峰值;基本周期;能量反应【作者】王利娟;焦建国【作者单位】河南明天置业有限公司,郑州,450003;河南明天置业有限公司,郑州,450003【正文语种】中文【中图分类】TU352.1基础隔震结构是在上部结构和基础之间设置隔震系统，由于隔震系统具有较小的水平刚度可以延长基础隔震结构的周期，使其避开地震动的卓越周期，减小地震能量向上部结构的输入，同时由于隔震系统具有较大的阻尼可以消耗地震能量，从而使上部结构得到有效地保护[1-4].本文将对铅芯橡胶支座基础隔震结构进行能量反应分析，研究基础隔震结构周期和地震波对结构能量反应的影响，并对结构进行耗能分析.基础隔震结构运动方程为：式中：M为结构质量矩阵；C为结构阻尼矩阵；Fs（t）为结构恢复力向量；Fd （t）为铅芯橡胶支座隔震系统恢复力向量；u¨（t）、u˙（t）、u（t）结构相对于地面的加速度、速度、位移反应向量；u¨g（t）为地震动加速度向量.将式（1）中各项分别前乘u˙（t）T，并在地震持时［0，t］内积分可得：式（2）即为摩擦摆基础隔震结构的能量反应方程，可简记为：式中：Ev为结构的动能；Ec为结构粘滞阻尼耗能；Es为结构变形耗能；Ed为隔震系统耗能；Ei为结构总输入能量.引入耗能比例系数：式中：Rs，Rc，Rd分别为结构变形耗能比、阻尼耗能比和隔震系统耗能比.结构模型简图如图1所示，上部结构为三层钢筋混凝土框架结构，混凝土强度等级为C25，层高为3 m，柱截面为400 mm×400 mm，梁截面为250 mm×550 mm.隔震系统采用9个铅芯叠层橡胶支座.基础隔震结构的自振周期见表1.采用3条典型地震波作为结构分析的地震动输入，见表2.3.1 地震波峰值对结构总输入能量的影响基础隔震结构在7度罕遇地震（加速度峰值为220 cm/s2）和8度罕遇地震（加速度峰值为400 cm/s2）作用下[5]，结构总输入能量见表3.从表中可以看出，随着地震波加速度峰值的增大，结构总输入能量增大.3.2 基础隔震结构周期对结构总输入能量的影响通过改变铅芯橡胶支座的水平刚度，调整基础隔震结构的自振周期，研究基础隔震结构基本周期对结构总输入能量的影响.8度罕遇地震（加速度峰值为400 cm/s2）作用下结构总输入能量见图2.由图中可以看出，对于适合二类场地土的El Centro 波和Taft波，结构总输入能量随着结构基本周期的减小而减小，当结构基本周期超过一定值时（约为2.5 s左右），结构总输入能量基本保持不变；对于适合三、四类场地土的宁河波，结构基本周期对结构总输入能量的影响较大，产生了类共振的现象，因而对于三、四类场地土，特别是四类场地土，采用基础隔震技术时，应使结构的基本周期远离场地土的特征周期，避免类共振现象的产生.同时，从图中可以看出，宁河波输入时结构的总输入能量较大，因而，该类地震波对基础隔震结构的影响较大.3.3 基础隔震结构耗能分析7度罕遇地震（加速度峰值为220 cm/s2）和8度罕遇地震（加速度峰值为400 cm/s2）作用下基础隔震结构的耗能分析见表4（基础隔震结构自振周期为2.133 s）.由表4可以看出，基础隔震结构总输入能量的85%左右被隔震系统所耗散，仅有少部分能量传递到上部结构，上部结构的滞回耗能和阻尼耗能很小，上部结构得到有效保护.本文对铅芯橡胶支座基础隔震结构进行了能量反应分析，研究了地震波峰值、基础隔震结构自振周期对结构总输入能量的影响，并对结构进行了耗能分析，得出以下主要结论：1）随着地震波峰值的增大，结构的总输入能量增大；随着基础隔震结构基本周期的增大，结构的总输入能量减小，但对于三、四类场地土，采用基础隔震技术时，应使结构的基本周期远离场地土的特征周期，避免类共振现象的产生.2）基础隔震结构总输入能量的85%左右被隔震系统所耗散，从而使上部结构得到有效保护.［1］谢一可，叶献国.基础隔震结构的能量反应分析［J］.合肥工业大学学报，2006，29（11）：1425－1429.［2］杜永峰，刘凯雁，邵云飞.大震下智能隔震结构的能量响应分析［J］.工程抗震与加固改造，2008，30（1）：14－18.［3］ Kitamura H，Akiyama H.Seismic response prediction for base-Isolated building by considering the energy balance［C］//Int Workshopon Recent Developments in Base-Isolation Techniques for Buildings，Tokyo，1992：1216-1220.［4］王建强，王建亮.摩擦摆基础隔震结构能量反应影响因素分析［J］.河南科学，2010，28（3）：302－304.［5］中华人民共和国建设部.GB 50011－2001 建筑抗震设计规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2008.。
基础隔震钢桁架结构的地震响应分析
其承载能 力 和变 形来 抵御 地 震 （ 即所 谓 的抗 震结 构） 它是依靠结 构 中主 要构 件 的开 裂 和损坏来 吸 ， 收地震能量 以达 到保 护主体结 构的 目的。因此 ， 根 据传统方法设计 的结 构可以避 免房 屋倒塌 ， 结构 但 的破坏却造 成 了严 重 的经济损 失 。隔 震结 构体 系
抗震是建 筑结构 发展 过程 中 的重要 课 题。随 着建筑结构不 断的发 展和完善 ， 震的研究 和措 施 抗
也 日趋成熟 。早 期 的建筑 结构一 般都 是 采用增 强
力分析模型 ， 了有隔震 和无 隔震钢 桁架结构 的 计算
自振周期 ， 对地震激励下有 隔震 和无 隔震钢桁架 结
构进行 了地震 响应 的时程分 析 ， 并进一 步进行 了地 震响应 的能 量分 析 ， 到 了一 些 有 实用 价 值 的成 得 果，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为建筑结构 的减 隔震设 计 ， 高结 构 的抗 震 安 提 全性提供 了科学依据 和重要参考 。
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第２ ４卷 第 ４期 ２（ ０｝ ８年 ８月
结
构
工
程
师
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基 础 隔 震 钢 桁 架 结 构 的 地 震 响 应 分 析
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工程 防 灾 减 灾 教 育 部 工 程 研 究 中心 ， 甘 肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ）
［ 提
要］ 为 了研 究 隔震 结 构 在 不 同特 性 地 震 动 作 用 下 能 量 的 分 配 与 耗 散 机 制 ， 基于能 量平衡 原理 ， 利 用 抗 震 非 线 性 软 件
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两 种 结 构 产 生 的 滞 回耗 能 比例 更 大 ； 滞 回耗 能沿 结 构 竖 向 呈现 上小 下 大 的分 布 规 律 ； 结 构 构 件 刚 度 变 化 对 构 件 滞 回 耗 能 影 响
较大 。
［ 关键词 ］ 能量平衡原理 ； 耗能机制 ； 基 础 隔震 结 构 ； 刚 度 变 化 ［ 中图分类号 ］ Ｔ Ｕ ３ ５ ２ ． １ ２ ［ 文献标识码 ］ Ａ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｃ ｈａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ｓ ｉ ｐ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｂ ａ ｓ ｅ — ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ ｕ ｎｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｔ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ｑｕ ａ ｋ ｅ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎｄ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎｓ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｂａ ｓ ｅ — ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｎｏ ｎ— ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｕ ｎｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｎｅ ａ ｒ — ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ａ ｎ ｄ ｆ ａ ｒ — ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｅ ａ ｒ ｔ ｈｑ ｕ ａ ｋｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｃ ｍａ ｄ ｅ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ３ Ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｂ ａ ｌ ａ ｎｃ ｅ． Ｔｈ ｅ ｒ ｕ ｌ ｅ ｏ ｆ ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ｑｕ ａ ｋ ｅ ｉ ｎｐ ｕｔ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｎｄ ｉ ｔ ｓ ｄ ｉ ｓ ｓ ｉ ｐ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ｏ ｂｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ－ － ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｎｄ ｎ ｏ ｎ・ ・ ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕｒ ｅ ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｆ ｒ ｅ ｑｕ ｅ ｎ ｔ ｅ ａ ｒ ｔ ｈｑ ｕ ａ ｋｅ，ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｄｅ ｆ ｅ ｎ ｓ ｅ ａ ｎｄ ｒ ａ ｒ ｅ ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ｑｕ ａ ｋ ｅ． Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｎ ｅ ａ ｒ — ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｅ ａ ｒ ｔ ｈ ｑ ｕａ ｋ ｅ ｈ ａ ｓ ａ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｉ ｎｆ ｌ ｕｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｏ ｆ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｄｉ ｓ ｓ ｉ ｐａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏｒ ｆ ｂ ａ ｓ ｅ — ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｓ ｔ ｅ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ｅ ｎｅ ｒ ｇ ｙ ｄｉ ｓ ｓ ｉ ｐａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｔｉ ｒ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｗｏ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｒ ； Ｔｈｅ ｈ ｙ ｓ ｔ ｅ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｄ ｉ ｓ ｓ ｉ ｐ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｏ ｎ ｇ ｔ ｈｅ ｖ ｅ ｔｉ ｒ ｃ ａ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｐｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｒ ｕｌ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｓ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｔ ｏ ｐ ａ ｎ ｄ ｂ ｉ ｇ ｂｏ ｔ ｔ ｏ ｍ ；ｔ ｈｅ ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ ｈ ａ ｓ ａ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｓ ｔ ｅ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ｅ ｎｅ ｒ ｇ ｙ ｄｉ ｓ ｓ ｉ ｐａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ： ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐｌ ｅ ｏ ｆ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｂ ａ ｌ ａ ｎｃ ｅ；ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ｓ ｅ ｉ ｓ ｍｉ ｃ ｅ ｎｅ ｒ ｇ ｙ ｄｉ ｓ ｓ ｉ ｐａ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｂａ ｓ ｅ — ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｔ ｕｃ ｒ ｔ ｕ ｒ ｅ；ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ｎ ｅ ｓ ｓ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
第３ ８卷 第 ５期 ２ ０ １ ６年 １ ０月
工 程 抗 震 与 加 固 改 造
Ｖｏ １ ． ３８． Ｎｏ ．５ ０ｃ ｔ ．２ ０１ ６
Ｅａ ｒ ｔ ｈｑ ｕａ ｋｅ Ｒｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｒｅ ｔ ｒ ｏ ｆ ｉ ｔ ｔ — ８ ４ １ ２ （ ２ ０ １ ６ ） ０ ５ － ０ ０ ５ ０ — ０ ８
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． １ ６ ２ ２ ６ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ２— ８ ４ １ ２ ． ２ ０ １ ６ ． ０ ５ ． ０ ０ ９
基 础 隔 震 结 构 地 震 能 量 分 布 及 耗 散 研 究
ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ ３ Ｄ， 对 近 场 和远 场 地 震 动作 用 下 隔震 结 构 和 非 隔震 结 构 地 震 响 应 进 行 了对 比分 析 ， 得 到 了 隔 震 结 构 和 非 隔 震 结 构 在 多
遇、 设 防 及 罕 遇 地 震 下 地 震 能 量 的输 入 、 分 布 及 耗 散 规 律 。研 究 表 明 ： 近场地 震动作用 对隔震结构耗 能形式影 响较大 ， 且 其 对