复杂地震激励下隔震结构地震响应研究进展
发布时间：2021-06-22 15:53
隔震技术作为当前最有效的结构减震控制技术之一,在世界各国高烈度地区广泛建造。随着隔震技术的大范围推广,建造工况更为复杂的隔震工程随之不断涌现。系统深入研究复杂地震激励下隔震结构地震响应,是隔震工程长期安全服役的重要保障,也是隔震技术能够不断完善和推广的坚实基础。本文从复杂地震激励涵盖的多维地震、近场和近断层地震、行波效应以及土与结构相互作用四个主要方面入手,依据国内外相关文献开展综述,探讨了复杂地震激励下隔震结构研究存在的问题,并对此进行展望。
【文章来源】：地震工程学报. 2020,42(05)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
配置原理图[9]
地震时结构振动主要受结构自身参数、地震波特性、场地条件和土与结构相互作用等因素影响,其中,结构自身参数和场地条件相对容易确定,多维地震、近场/近断层地震和行波效应均属于地震波特性。由于土与结构相互作用十分复杂,在工程设计计算时大都不予考虑。然而,越来越多研究表明忽略土与结构相互作用将造成计算结果偏于不安全。张馨圆等[35]指出软土地基对隔震结构地震响应存在放大效应,建于坚硬地基土上的隔震结构可以不考虑土-结构相互作用。翁大根等[36]针对罕遇地震下建于软土地基的隔震结构隔震层位移难以控制,提出了采用隔震支座和阻尼器配合使用的组合隔震方案。罗翔等[37]研究发现建于硬土场地的基础隔震结构隔震效果优于软土场地隔震结构,需选用一定规格的铅锌橡胶隔震支座来达到隔震目标。SHOURESTANI等[38]也有类似的发现,即使对于主动控制隔震结构,土与结构相互作用效应对控制器的设计会产生较大影响,忽略土与结构相互作用会降低结构减隔震效果。谢云飞等[39]研究了考虑碰撞效应的图-单层隔震结构弹塑性地震响应,结果表明地震过程中当结构发生碰撞时土与结构相互作用效应将更为显著。利用土与结构相互作用还可以实现某些特殊结构的减震控制。尹志勇等[40]将砂垫层应用于农居工程防震减震,通过试验研究发现借助地基砂垫层可以有效减小上部结构地震响应。综上可见,考虑土与结构相互作用对于获取更为准确的隔震结构地震响应十分必要。5 结论
地震是一个复杂的多维随机振动过程,通常会引起地面在多个方向出现平动和扭转效应。在计算分析时,结构地震响应也因是否考虑多维地震输入而存在较大差异[3]。齐杰,孙建琴[4]通过计算9度区高层RC剪力墙基础隔震结构地震响应,发现多向地震动输入对隔震结构层间位移、楼层加速度、支座面压和支座滞回均有显著影响。颜学渊等[5]指出隔震后的子框架可以对主结构三维地震响应起到明显的调谐减震作用,三维隔震支座对各类场地地震动作用下的子框架三维地震响应具有显著的隔震作用。王曙光等[6]结合等价线性化方法,将随机因子法拓展应用到非线性多自由度结构中,采用结构随机因子法建立大跨隔震结构的四个随机变量与结构刚度和质量之间的关系,结构表明随着隔震支座各参数的变异系数增大,结构位移响应均方值的离散性亦增大。此外,该团队与固定基础模型相比,基础隔震模型的水平周期和阻尼比可以得到明显改善[7],降低了上部结构的水平动力响应,且随着隔震系数的增加,水平隔震效果得到改善;并建议通过抑制水平地震分量引起的网格屋顶的竖向动力响应,实现三向地震作用下的垂直减震效果。刘德稳等[8]研究了双向地震作用下双向偏心结构地震响应规律,指出层间隔震可以减小整体结构扭转耦联效应,但下部结构存在双向偏心时会对隔震层和下部结构扭转反应带来不利影响。除了研究结构地震响应,针对三向地震作用下结构地震响应的特殊性研发三向隔震装置也始终是国内外研究热点。XU等[9]提出一种新型的多维减隔震装置,通过三层钢框架结构的水平和垂直振动台测试对比分析,发现该隔震装置具有良好的三维隔震性能。ZHANG等[10]提出了一种三向隔震系统,该系统可以大幅延长结构周期,并从三个方向上耗散地震能量。SHANG等[11]提出了一种可用于低层住宅的低成本的弹簧沥青三向基础隔震支座,试验结果表明该支座可以有效降低上部结构水平和竖向加速度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]近断层地震作用下考虑温度和碰撞效应的曲线梁桥地震响应分析[J]. 丁万鹏,虞庐松,王力,李子奇,车刚刚,王伟军. 中国安全生产科学技术. 2020(06)
[2]多维地震激励下曲线梁桥简化模型及最不利输入方向研究[J]. 李喜梅,杜永峰,母渤海. 地震工程学报. 2020(02)
[3]软土场地基础隔震建筑减震性能研究[J]. 罗翔,戴靠山,吕洋,张世明,周光鑫,魏明宇. 地震工程与工程振动. 2020(01)
[4]土-结构相互作用对隔震结构减震效果影响研究[J]. 张馨圆,葛楠,富腾,王兴国. 建筑科学. 2020(01)
[5]罕遇地震下大跨隔震结构随机地震响应[J]. 顾镇媛,唐天栎,徐益康,吴坤. 科学技术与工程. 2019(30)
[6]基于地震易损性的连续梁桥减隔震方案研究[J]. 周波,魏鲡鋆,宋新龙. 中国安全生产科学技术. 2019(11)
[7]层间隔震偏心结构双向地震耦合响应研究[J]. 刘德稳,孙毅,齐荣庆,赵煊. 地震工程学报. 2019(06)
[8]西昌市某高层剪力墙结构隔震设计与分析[J]. 邢珏蕙,閤东东,卜龙瑰,苗启松,陆鸣,黄章云. 地震工程学报. 2019(02)
[9]近断层地震动作用下隔震限位的限位器受力分析[J]. 韩淼,孙文童,韩蓉,孟令帅,杜红凯. 建筑结构. 2019(S1)
[10]多向地震动输入对高层隔震结构抗震性能影响[J]. 齐杰,孙建琴. 工程抗震与加固改造. 2019(02)
本文编号：3243121
【文章来源】：地震工程学报. 2020,42(05)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
配置原理图[9]
地震时结构振动主要受结构自身参数、地震波特性、场地条件和土与结构相互作用等因素影响,其中,结构自身参数和场地条件相对容易确定,多维地震、近场/近断层地震和行波效应均属于地震波特性。由于土与结构相互作用十分复杂,在工程设计计算时大都不予考虑。然而,越来越多研究表明忽略土与结构相互作用将造成计算结果偏于不安全。张馨圆等[35]指出软土地基对隔震结构地震响应存在放大效应,建于坚硬地基土上的隔震结构可以不考虑土-结构相互作用。翁大根等[36]针对罕遇地震下建于软土地基的隔震结构隔震层位移难以控制,提出了采用隔震支座和阻尼器配合使用的组合隔震方案。罗翔等[37]研究发现建于硬土场地的基础隔震结构隔震效果优于软土场地隔震结构,需选用一定规格的铅锌橡胶隔震支座来达到隔震目标。SHOURESTANI等[38]也有类似的发现,即使对于主动控制隔震结构,土与结构相互作用效应对控制器的设计会产生较大影响,忽略土与结构相互作用会降低结构减隔震效果。谢云飞等[39]研究了考虑碰撞效应的图-单层隔震结构弹塑性地震响应,结果表明地震过程中当结构发生碰撞时土与结构相互作用效应将更为显著。利用土与结构相互作用还可以实现某些特殊结构的减震控制。尹志勇等[40]将砂垫层应用于农居工程防震减震,通过试验研究发现借助地基砂垫层可以有效减小上部结构地震响应。综上可见,考虑土与结构相互作用对于获取更为准确的隔震结构地震响应十分必要。5 结论
地震是一个复杂的多维随机振动过程,通常会引起地面在多个方向出现平动和扭转效应。在计算分析时,结构地震响应也因是否考虑多维地震输入而存在较大差异[3]。齐杰,孙建琴[4]通过计算9度区高层RC剪力墙基础隔震结构地震响应,发现多向地震动输入对隔震结构层间位移、楼层加速度、支座面压和支座滞回均有显著影响。颜学渊等[5]指出隔震后的子框架可以对主结构三维地震响应起到明显的调谐减震作用,三维隔震支座对各类场地地震动作用下的子框架三维地震响应具有显著的隔震作用。王曙光等[6]结合等价线性化方法,将随机因子法拓展应用到非线性多自由度结构中,采用结构随机因子法建立大跨隔震结构的四个随机变量与结构刚度和质量之间的关系,结构表明随着隔震支座各参数的变异系数增大,结构位移响应均方值的离散性亦增大。此外,该团队与固定基础模型相比,基础隔震模型的水平周期和阻尼比可以得到明显改善[7],降低了上部结构的水平动力响应,且随着隔震系数的增加,水平隔震效果得到改善;并建议通过抑制水平地震分量引起的网格屋顶的竖向动力响应,实现三向地震作用下的垂直减震效果。刘德稳等[8]研究了双向地震作用下双向偏心结构地震响应规律,指出层间隔震可以减小整体结构扭转耦联效应,但下部结构存在双向偏心时会对隔震层和下部结构扭转反应带来不利影响。除了研究结构地震响应,针对三向地震作用下结构地震响应的特殊性研发三向隔震装置也始终是国内外研究热点。XU等[9]提出一种新型的多维减隔震装置,通过三层钢框架结构的水平和垂直振动台测试对比分析,发现该隔震装置具有良好的三维隔震性能。ZHANG等[10]提出了一种三向隔震系统,该系统可以大幅延长结构周期,并从三个方向上耗散地震能量。SHANG等[11]提出了一种可用于低层住宅的低成本的弹簧沥青三向基础隔震支座,试验结果表明该支座可以有效降低上部结构水平和竖向加速度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]近断层地震作用下考虑温度和碰撞效应的曲线梁桥地震响应分析[J]. 丁万鹏,虞庐松,王力,李子奇,车刚刚,王伟军. 中国安全生产科学技术. 2020(06)
[2]多维地震激励下曲线梁桥简化模型及最不利输入方向研究[J]. 李喜梅,杜永峰,母渤海. 地震工程学报. 2020(02)
[3]软土场地基础隔震建筑减震性能研究[J]. 罗翔,戴靠山,吕洋,张世明,周光鑫,魏明宇. 地震工程与工程振动. 2020(01)
[4]土-结构相互作用对隔震结构减震效果影响研究[J]. 张馨圆,葛楠,富腾,王兴国. 建筑科学. 2020(01)
[5]罕遇地震下大跨隔震结构随机地震响应[J]. 顾镇媛,唐天栎,徐益康,吴坤. 科学技术与工程. 2019(30)
[6]基于地震易损性的连续梁桥减隔震方案研究[J]. 周波,魏鲡鋆,宋新龙. 中国安全生产科学技术. 2019(11)
[7]层间隔震偏心结构双向地震耦合响应研究[J]. 刘德稳,孙毅,齐荣庆,赵煊. 地震工程学报. 2019(06)
[8]西昌市某高层剪力墙结构隔震设计与分析[J]. 邢珏蕙,閤东东,卜龙瑰,苗启松,陆鸣,黄章云. 地震工程学报. 2019(02)
[9]近断层地震动作用下隔震限位的限位器受力分析[J]. 韩淼,孙文童,韩蓉,孟令帅,杜红凯. 建筑结构. 2019(S1)
[10]多向地震动输入对高层隔震结构抗震性能影响[J]. 齐杰,孙建琴. 工程抗震与加固改造. 2019(02)
本文编号：3243121
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