復雜地震激勵下隔震結構地震響應研究進展
發(fā)布時間：2021-06-22 15:53
隔震技術作為當前最有效的結構減震控制技術之一,在世界各國高烈度地區(qū)廣泛建造。隨著隔震技術的大范圍推廣,建造工況更為復雜的隔震工程隨之不斷涌現。系統深入研究復雜地震激勵下隔震結構地震響應,是隔震工程長期安全服役的重要保障,也是隔震技術能夠不斷完善和推廣的堅實基礎。本文從復雜地震激勵涵蓋的多維地震、近場和近斷層地震、行波效應以及土與結構相互作用四個主要方面入手,依據國內外相關文獻開展綜述,探討了復雜地震激勵下隔震結構研究存在的問題,并對此進行展望。
【文章來源】：地震工程學報. 2020,42(05)北大核心CSCD
【文章頁數】：7 頁
【部分圖文】：
配置原理圖[9]
地震時結構振動主要受結構自身參數、地震波特性、場地條件和土與結構相互作用等因素影響,其中,結構自身參數和場地條件相對容易確定,多維地震、近場/近斷層地震和行波效應均屬于地震波特性。由于土與結構相互作用十分復雜,在工程設計計算時大都不予考慮。然而,越來越多研究表明忽略土與結構相互作用將造成計算結果偏于不安全。張馨圓等[35]指出軟土地基對隔震結構地震響應存在放大效應,建于堅硬地基土上的隔震結構可以不考慮土-結構相互作用。翁大根等[36]針對罕遇地震下建于軟土地基的隔震結構隔震層位移難以控制,提出了采用隔震支座和阻尼器配合使用的組合隔震方案。羅翔等[37]研究發(fā)現建于硬土場地的基礎隔震結構隔震效果優(yōu)于軟土場地隔震結構,需選用一定規(guī)格的鉛鋅橡膠隔震支座來達到隔震目標。SHOURESTANI等[38]也有類似的發(fā)現,即使對于主動控制隔震結構,土與結構相互作用效應對控制器的設計會產生較大影響,忽略土與結構相互作用會降低結構減隔震效果。謝云飛等[39]研究了考慮碰撞效應的圖-單層隔震結構彈塑性地震響應,結果表明地震過程中當結構發(fā)生碰撞時土與結構相互作用效應將更為顯著。利用土與結構相互作用還可以實現某些特殊結構的減震控制。尹志勇等[40]將砂墊層應用于農居工程防震減震,通過試驗研究發(fā)現借助地基砂墊層可以有效減小上部結構地震響應。綜上可見,考慮土與結構相互作用對于獲取更為準確的隔震結構地震響應十分必要。5 結論
地震是一個復雜的多維隨機振動過程,通常會引起地面在多個方向出現平動和扭轉效應。在計算分析時,結構地震響應也因是否考慮多維地震輸入而存在較大差異[3]。齊杰,孫建琴[4]通過計算9度區(qū)高層RC剪力墻基礎隔震結構地震響應,發(fā)現多向地震動輸入對隔震結構層間位移、樓層加速度、支座面壓和支座滯回均有顯著影響。顏學淵等[5]指出隔震后的子框架可以對主結構三維地震響應起到明顯的調諧減震作用,三維隔震支座對各類場地地震動作用下的子框架三維地震響應具有顯著的隔震作用。王曙光等[6]結合等價線性化方法,將隨機因子法拓展應用到非線性多自由度結構中,采用結構隨機因子法建立大跨隔震結構的四個隨機變量與結構剛度和質量之間的關系,結構表明隨著隔震支座各參數的變異系數增大,結構位移響應均方值的離散性亦增大。此外,該團隊與固定基礎模型相比,基礎隔震模型的水平周期和阻尼比可以得到明顯改善[7],降低了上部結構的水平動力響應,且隨著隔震系數的增加,水平隔震效果得到改善;并建議通過抑制水平地震分量引起的網格屋頂的豎向動力響應,實現三向地震作用下的垂直減震效果。劉德穩(wěn)等[8]研究了雙向地震作用下雙向偏心結構地震響應規(guī)律,指出層間隔震可以減小整體結構扭轉耦聯效應,但下部結構存在雙向偏心時會對隔震層和下部結構扭轉反應帶來不利影響。除了研究結構地震響應,針對三向地震作用下結構地震響應的特殊性研發(fā)三向隔震裝置也始終是國內外研究熱點。XU等[9]提出一種新型的多維減隔震裝置,通過三層鋼框架結構的水平和垂直振動臺測試對比分析,發(fā)現該隔震裝置具有良好的三維隔震性能。ZHANG等[10]提出了一種三向隔震系統,該系統可以大幅延長結構周期,并從三個方向上耗散地震能量。SHANG等[11]提出了一種可用于低層住宅的低成本的彈簧瀝青三向基礎隔震支座,試驗結果表明該支座可以有效降低上部結構水平和豎向加速度。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]近斷層地震作用下考慮溫度和碰撞效應的曲線梁橋地震響應分析[J]. 丁萬鵬,虞廬松,王力,李子奇,車剛剛,王偉軍. 中國安全生產科學技術. 2020(06)
[2]多維地震激勵下曲線梁橋簡化模型及最不利輸入方向研究[J]. 李喜梅,杜永峰,母渤海. 地震工程學報. 2020(02)
[3]軟土場地基礎隔震建筑減震性能研究[J]. 羅翔,戴靠山,呂洋,張世明,周光鑫,魏明宇. 地震工程與工程振動. 2020(01)
[4]土-結構相互作用對隔震結構減震效果影響研究[J]. 張馨圓,葛楠,富騰,王興國. 建筑科學. 2020(01)
[5]罕遇地震下大跨隔震結構隨機地震響應[J]. 顧鎮(zhèn)媛,唐天櫟,徐益康,吳坤. 科學技術與工程. 2019(30)
[6]基于地震易損性的連續(xù)梁橋減隔震方案研究[J]. 周波,魏鱺鋆,宋新龍. 中國安全生產科學技術. 2019(11)
[7]層間隔震偏心結構雙向地震耦合響應研究[J]. 劉德穩(wěn),孫毅,齊榮慶,趙煊. 地震工程學報. 2019(06)
[8]西昌市某高層剪力墻結構隔震設計與分析[J]. 邢玨蕙,閤東東,卜龍瑰,苗啟松,陸鳴,黃章云. 地震工程學報. 2019(02)
[9]近斷層地震動作用下隔震限位的限位器受力分析[J]. 韓淼,孫文童,韓蓉,孟令帥,杜紅凱. 建筑結構. 2019(S1)
[10]多向地震動輸入對高層隔震結構抗震性能影響[J]. 齊杰,孫建琴. 工程抗震與加固改造. 2019(02)
本文編號：3243121
【文章來源】：地震工程學報. 2020,42(05)北大核心CSCD
【文章頁數】：7 頁
【部分圖文】：
配置原理圖[9]
地震時結構振動主要受結構自身參數、地震波特性、場地條件和土與結構相互作用等因素影響,其中,結構自身參數和場地條件相對容易確定,多維地震、近場/近斷層地震和行波效應均屬于地震波特性。由于土與結構相互作用十分復雜,在工程設計計算時大都不予考慮。然而,越來越多研究表明忽略土與結構相互作用將造成計算結果偏于不安全。張馨圓等[35]指出軟土地基對隔震結構地震響應存在放大效應,建于堅硬地基土上的隔震結構可以不考慮土-結構相互作用。翁大根等[36]針對罕遇地震下建于軟土地基的隔震結構隔震層位移難以控制,提出了采用隔震支座和阻尼器配合使用的組合隔震方案。羅翔等[37]研究發(fā)現建于硬土場地的基礎隔震結構隔震效果優(yōu)于軟土場地隔震結構,需選用一定規(guī)格的鉛鋅橡膠隔震支座來達到隔震目標。SHOURESTANI等[38]也有類似的發(fā)現,即使對于主動控制隔震結構,土與結構相互作用效應對控制器的設計會產生較大影響,忽略土與結構相互作用會降低結構減隔震效果。謝云飛等[39]研究了考慮碰撞效應的圖-單層隔震結構彈塑性地震響應,結果表明地震過程中當結構發(fā)生碰撞時土與結構相互作用效應將更為顯著。利用土與結構相互作用還可以實現某些特殊結構的減震控制。尹志勇等[40]將砂墊層應用于農居工程防震減震,通過試驗研究發(fā)現借助地基砂墊層可以有效減小上部結構地震響應。綜上可見,考慮土與結構相互作用對于獲取更為準確的隔震結構地震響應十分必要。5 結論
地震是一個復雜的多維隨機振動過程,通常會引起地面在多個方向出現平動和扭轉效應。在計算分析時,結構地震響應也因是否考慮多維地震輸入而存在較大差異[3]。齊杰,孫建琴[4]通過計算9度區(qū)高層RC剪力墻基礎隔震結構地震響應,發(fā)現多向地震動輸入對隔震結構層間位移、樓層加速度、支座面壓和支座滯回均有顯著影響。顏學淵等[5]指出隔震后的子框架可以對主結構三維地震響應起到明顯的調諧減震作用,三維隔震支座對各類場地地震動作用下的子框架三維地震響應具有顯著的隔震作用。王曙光等[6]結合等價線性化方法,將隨機因子法拓展應用到非線性多自由度結構中,采用結構隨機因子法建立大跨隔震結構的四個隨機變量與結構剛度和質量之間的關系,結構表明隨著隔震支座各參數的變異系數增大,結構位移響應均方值的離散性亦增大。此外,該團隊與固定基礎模型相比,基礎隔震模型的水平周期和阻尼比可以得到明顯改善[7],降低了上部結構的水平動力響應,且隨著隔震系數的增加,水平隔震效果得到改善;并建議通過抑制水平地震分量引起的網格屋頂的豎向動力響應,實現三向地震作用下的垂直減震效果。劉德穩(wěn)等[8]研究了雙向地震作用下雙向偏心結構地震響應規(guī)律,指出層間隔震可以減小整體結構扭轉耦聯效應,但下部結構存在雙向偏心時會對隔震層和下部結構扭轉反應帶來不利影響。除了研究結構地震響應,針對三向地震作用下結構地震響應的特殊性研發(fā)三向隔震裝置也始終是國內外研究熱點。XU等[9]提出一種新型的多維減隔震裝置,通過三層鋼框架結構的水平和垂直振動臺測試對比分析,發(fā)現該隔震裝置具有良好的三維隔震性能。ZHANG等[10]提出了一種三向隔震系統,該系統可以大幅延長結構周期,并從三個方向上耗散地震能量。SHANG等[11]提出了一種可用于低層住宅的低成本的彈簧瀝青三向基礎隔震支座,試驗結果表明該支座可以有效降低上部結構水平和豎向加速度。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]近斷層地震作用下考慮溫度和碰撞效應的曲線梁橋地震響應分析[J]. 丁萬鵬,虞廬松,王力,李子奇,車剛剛,王偉軍. 中國安全生產科學技術. 2020(06)
[2]多維地震激勵下曲線梁橋簡化模型及最不利輸入方向研究[J]. 李喜梅,杜永峰,母渤海. 地震工程學報. 2020(02)
[3]軟土場地基礎隔震建筑減震性能研究[J]. 羅翔,戴靠山,呂洋,張世明,周光鑫,魏明宇. 地震工程與工程振動. 2020(01)
[4]土-結構相互作用對隔震結構減震效果影響研究[J]. 張馨圓,葛楠,富騰,王興國. 建筑科學. 2020(01)
[5]罕遇地震下大跨隔震結構隨機地震響應[J]. 顧鎮(zhèn)媛,唐天櫟,徐益康,吳坤. 科學技術與工程. 2019(30)
[6]基于地震易損性的連續(xù)梁橋減隔震方案研究[J]. 周波,魏鱺鋆,宋新龍. 中國安全生產科學技術. 2019(11)
[7]層間隔震偏心結構雙向地震耦合響應研究[J]. 劉德穩(wěn),孫毅,齊榮慶,趙煊. 地震工程學報. 2019(06)
[8]西昌市某高層剪力墻結構隔震設計與分析[J]. 邢玨蕙,閤東東,卜龍瑰,苗啟松,陸鳴,黃章云. 地震工程學報. 2019(02)
[9]近斷層地震動作用下隔震限位的限位器受力分析[J]. 韓淼,孫文童,韓蓉,孟令帥,杜紅凱. 建筑結構. 2019(S1)
[10]多向地震動輸入對高層隔震結構抗震性能影響[J]. 齊杰,孫建琴. 工程抗震與加固改造. 2019(02)
本文編號：3243121
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