隔震建筑性能控制.pdf

1、中低層房屋采用疊層鋼板橡膠支座進(jìn)行基礎(chǔ)隔震，可以大幅度地提高抗震能力，但也存在一些不足，即當(dāng)隔震建筑遭遇地震波中的低頻成分時仍存在發(fā)生類共振的可能性。由于隔震層的剛度比上部結(jié)構(gòu)層間剛度小100倍，甚至更小，變形將集中發(fā)生在隔震層。為使隔震層具有較大的變形能力，需要采用直徑較大的隔震橡膠支座，但水平剛度和造價一般就要增大。出于經(jīng)濟(jì)方面的考慮，橡膠支座直徑不可能用得太大，且一經(jīng)投入工程使用，其剛度和阻尼就不能再加以改變，地震時的水平位移就有

2、可能會超過其變形極限，導(dǎo)致發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。如何確保橡膠支座在罕遇地震或長周期地震時的安全，同時控制上部結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)是一個急待解決的問題。針對上述問題，本文主要采取了4種保護(hù)措施： 1．發(fā)展和改進(jìn)了基礎(chǔ)隔震變剛度保護(hù)措施，即通過在隔震層引入附加彈簧來改變結(jié)構(gòu)周期，選取了恰當(dāng)?shù)膮?shù)，減小了隔震層變形。文中按照多質(zhì)點結(jié)構(gòu)分析模型建編制了彈塑性分析程序。進(jìn)行了地震模擬振動臺試驗。理論與試驗分析結(jié)果表明：變剛度隔震保護(hù)方案是合理可行的，能有

3、效改變結(jié)構(gòu)動力特性，減小隔震層變形，同時還能使上部結(jié)構(gòu)層間剪力不明顯增大，具有很好的應(yīng)用前景。文中設(shè)計制作了變剛度隔震保護(hù)裝置，獲得了國家專利。 2．深入研究了基礎(chǔ)隔震軟著陸保護(hù)措施，即通過在隔震層增設(shè)一種由承載橡膠支座和一端具有摩擦滑動面的、在正常使用狀態(tài)下增設(shè)不受豎向荷載的后備支座組成的并聯(lián)隔震體系，用以防止承載橡膠支座發(fā)生大變形失穩(wěn)破壞。本文在理論分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了地震模擬振動臺試驗，展示了限位保護(hù)措施的效果以及軸壓力轉(zhuǎn)移

4、的情況。理論分析與試驗結(jié)果表明：軟著陸保護(hù)能有效保護(hù)承載支座免遭失穩(wěn)破壞，同時還能提供附加的阻尼，可以同時將隔震層和上部結(jié)構(gòu)的層間位移控制在允許范圍以內(nèi)。軟著陸保護(hù)為實際工程應(yīng)用提供了必要的理論與試驗技術(shù)支持，不失為一種經(jīng)濟(jì)有效的基礎(chǔ)隔震保護(hù)措施。 3．采用新型巨電流變液設(shè)計了三種ER阻尼器，研究了智能隔震保護(hù)技術(shù)，申報了國家專利。對觸發(fā)限位型ER阻尼器隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論分析，編制了程序，通過實例分析，探討了其在限制支座大變形中

5、的作用，選取了恰當(dāng)?shù)膮?shù)。同時，對采用剪切閥式ER阻尼器結(jié)合各種算法進(jìn)行了智能隔震仿真對比分析，編制了分析程序，設(shè)計了模糊邏輯控制和位移限值控制算法，綜合考慮了隔震周期、隔震層阻尼比、上部結(jié)構(gòu)剛度、上部結(jié)構(gòu)阻尼比、半主動控制中不同的權(quán)系數(shù)對控制效果的影響，選取了適宜的區(qū)間范圍，考慮了土和結(jié)構(gòu)相互作用的影響。此外，本文還設(shè)計了一種具有較大粘滯阻尼系數(shù)和可調(diào)系數(shù)的雙出桿雙缸ER阻尼器，進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果表明，ER阻尼智能隔震是很好的隔震保

6、護(hù)方案，能有效地改善被動隔震系統(tǒng)的性能，可用來防止隔震層因過大變形而失效破壞，同時也能控制和減少上部結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)。此項成果為進(jìn)一步的研究和實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 4．本文采用MR阻尼器和改進(jìn)的實時控制程序進(jìn)行了振動臺半主動控制試驗，通過和基礎(chǔ)固定、基礎(chǔ)隔震的對比，驗證了該MR阻尼器在瞬時最優(yōu)、模糊邏輯控制、位移限值控制算法以及零場控制和滿場控制的效果以及相對于一般基礎(chǔ)隔震的優(yōu)越性。試驗結(jié)果表明：智能隔震系統(tǒng)不僅能夠大幅度減小隔震層

7、的水平位移，有效保護(hù)隔震層和隔震支座，上部結(jié)構(gòu)層間位移反應(yīng)和加速度反應(yīng)也得到了有效的控制。采用MR阻尼器的智能隔震系統(tǒng)能夠有效地改善隔震結(jié)構(gòu)的性能，大大提高隔震建筑的安全可靠性。 此外，本文除了用以上方法來限制隔震支座過大位移，保護(hù)隔震層及其上部結(jié)構(gòu)外，還對一種具有自身限位復(fù)位功能的摩擦擺(FPS)支座進(jìn)行了簡要分析，完成了國內(nèi)首個FPS隔震結(jié)構(gòu)地震模擬振動臺試驗，通過有限元建模和分析對模型結(jié)果進(jìn)行了驗證。此外，本文還針對FPS