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某工程基础隔震结构抗震性能分析与评价

某工程基础隔震结构抗震性能分析与评价
某工程基础隔震结构抗震性能分析与评价

钢结构抗震性能分析

钢结构抗震性能分析 摘要:钢结构建筑具有建设速度快、工业化程度比较高、技术经济指标好、抗震性能相比较其他建筑材料比较优越,所以能够广泛地应用于建筑的各个领域,有着得天独厚的发展优势。本文对钢结构建筑的抗震性能进行分析,总结出钢结构抗震的特点及在建设中的应用,分析了几种钢结构所具有的抗震性能,为建筑中明确钢结构的抗震性能找到了依据。 关键词:建筑;钢结构;发展;抗震;分析 引言 近几年,随着我国建筑产业高速发展,钢铁材料和结构体逐渐呈现多元化的发展趋势,建筑行业的发展也更是各具特色。作为现代建筑领域新兴的钢结构建筑,也越来越被建筑界所重视,这对地震多发的地区,建筑在地震中由于倒坍所造成的灾害,将会成为地震灾害中,对于生命和财产安全中,最具破坏力和杀伤力的直接因素,这就需要不断加强钢结构的抗震性能,提升钢结构建筑抗震的能力 1 钢结构的特点 优质的钢结构具有良好的延伸性,能够将震动时发生的波动抵消掉。对于钢结构在抗拉、抗压、抗剪的强度要求上都很高,特别是钢结构需要凭着工艺制造,利用其所具有的高延性,提升其在地震中的抗震能力[1]。钢结构通过自身的塑性变形特点,达到吸收和消耗震动过程中,抵抗强烈地震的能力。 2 建筑中的钢结构体系 在钢结构建筑中,用的较多钢结构框架体系有纯框架结构、中心支撑结构、偏心支撑结构等。纯框架结构延性和抗震性能比较好,但是由于抗侧刚度比较差,一般不太适合用于层数比较高的建筑。以中心支撑的钢结构框架结构抗侧刚度大,适用于层数较高的建筑。由于一些钢结构支撑构件,具有的滞回性能较差,对于耗散的震动的能量有限,抗震性能没有钢结构纯框架的性能好。钢结构的框架偏心支撑结构,还可以通过偏心连梁进行剪切,达到耗散地震的能量,保证通过钢结构框架的支撑不丧失稳定,这种抗震性能的效果,优于中心支撑的钢结构框架[2],并且其弹性阶段的刚度也接近中心支撑框架。如果采用能与钢结构框架抗侧刚度相匹配含有钢板的剪力墙,还有带竖缝剪力墙的钢结构代替支撑,可以构成具有钢结构框架的抗震墙板结构,其抗震的性能强于由钢结构框架构成的中心支撑结构。当房屋建筑的刚度要求更高时,一般都可以采用沿着建筑周边,有秩序地进行设置一些密柱深梁框架,来构成钢结构的框筒结构。这样设计安装的框筒结构抗侧刚度大,能够起到具有良好抗震性能的效果。 3 建筑中钢结构的抗震性能分析

钢结构工程优点

钢结构工程优点 抗震性:低层别墅的屋面大都为坡屋面,因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系,轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后,形成了非常坚固的"板肋结构体系",这种结构体系有着更强的抗震及抵抗水平荷载的能力,适用于抗震烈度为8度以上的地区。 抗风性:型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、防变形能力强。建筑物自重仅是砖混结构的五分之一,可抵抗每秒70米的飓风,使生命财产能得到有效的保护。 耐久性:轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成,钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造,有效避免钢板在施工和使用过程中的锈蚀的影响,增加了轻钢构件的使用寿命。结构寿命可达100年。保温性:采用的保温隔热材料以玻纤棉为主,具有良好的保温隔热效果。用以外墙的保温板,有效的避免墙体的“冷桥”现象,达到了更好的保温效果。100mm左右厚的R15保温棉热阻值可相当于1m厚的砖墙。隔音性:隔音效果是评估住宅的一个重要指标,轻钢体系安装的窗均采用中空玻璃,隔音效果好,隔音达40分贝以上;由轻钢龙骨、保温材料石膏板组成的墙体,其隔音效果可高达60分贝。 健康性:干作业施工,减少废弃物对环境造成的污染,房屋钢结构材料可100%回收,其他配套材料也可大部分回收,符合当前环保意识;所有材料为绿色建材,满足生态环境要求,有利于健康。

舒适性:轻钢墙体采用高效节能体系,具有呼吸功能,可调节室内空气干湿度;屋顶具有通风功能,可以使屋内部上空形成流动的空气间,保证屋顶内部的通风及散热需求。 快捷:全部干作业施工,不受环境季节影响。一栋300平方米左右的建筑,只需5个工人30个工作日可以完成从地基到装修的全过程。环保:材料可100%回收,真正做到绿色无污染。 节能:全部采用高效节能墙体,保温、隔热、隔音效果好,可达到50%的节能标准。

从结构抗震的角度论述钢结构的性能

题目: 从结构抗震的角度论述钢结构的性能,优缺点及发展前景 学院:土木工程学院 专业:建筑工程技术专业 班级:建工一班 姓名:杨星星 指导教师:盛朝晖 2014年04月10日从结构抗震的角度论述钢结构的性能,优缺点及发展前景 论文摘要: 本文简要分析了钢结构建筑的结构体系及性能特点,优缺点,抗震性能以及日后良好的发展前景。 关键词: 钢结构,抗震性能好,施工方便,耐火性差,质量轻,强度大,发展前景好。 目录: 一、摘要 二、绪论 三1.1钢结构的性能及特点。 1.1.1钢结构的特点: 1.1.2钢结构的性能 四、1.2钢结构的优缺点 1.2.1钢结构的优点

1.2.2钢结构的缺点 五、1.3钢结构的发展前景 1.3.1钢结构的应用范围 1.3.2钢结构的发展前景 1.3.3发展方向 六、 1.4结论 七、参考文献 二、绪论 三 1.1钢结构的性能及特点。 近年来,全世界地震频频发生,对人们是生命财产安全造成了很大的威胁。在地震中造成人员财产损失的因素之一是建筑物的倒塌,如 何提高建筑物的抗震性能就显得尤为重要。目前建筑使用较多的轻钢结构建筑其抗震的能力有明显成果。 1.1.1钢结构的特点 1.钢材的材质均匀,质量稳定,可靠度高;自重轻,变形大,可以吸收很大能量,而且可以通过构造实现强梁弱柱、强剪弱弯。 2.钢材的强度高,塑性和韧性好,抗冲击和抗振动能力强; 3.钢结构工业化程度高,工厂制造,工地安装,加工精度高,制造周期短,生产效率高,建造速度快; 4.钢结构抗震性能好; 5.耐腐蚀和耐火性差,单价较高。 1.1.2钢结构的性能

钢结构轻质高强,所以地震时受地震作用小。而钢结构具有良好的延展性,可以将地震波的能耗抵消掉。钢材基本上属各向同性材料,扛拉、抗压、扛剪强度均很高,而且具有良好的延展性,特别是钢结构凭着自己特有的高延展性减轻了地震反应。钢结构还可以看作比较理想的弹塑性结构,可以通过结构的塑性变形吸收和消耗地震输入能量,从而具有较高的抵抗强烈地震的能力。钢结构相对于其他结构自重轻,这也大大减轻了地震作用的影响。不同的结构形式,抗震性能明显不同。混凝土结构的房屋受压较好,但不抗拉力,两种力的差距达10倍。当地震来临时,房屋在地震波循环荷载情况下,极易发生整体垮塌。钢结构除了抗震性能高,施工周期短、工业化程度高、环保性能好的特点也显著优于混凝土结构。 三1.2 钢结构的优缺点 1.2.1钢结构工程优点 钢结构住宅建筑是以工厂化生产的钢梁、钢柱为骨架,同时配以新型轻质、保温、隔热、高强的墙体材料作为围护结构建造而成,其中主要承重骨架是由钢构件或钢管(圆管或矩形管)混凝土构件所组成。在建筑中应用钢结构的优势主要体现在以下几个方面: .1 强度高、自重轻、抗震性能好 钢结构体系轻质高强,可减轻建筑结构自重的30%,大大降低基础的造价;钢结构是柔性结构,有很好的抗震,同时结构安全度高,受损轻,而且由于钢材便于加工,灾后容易修复。型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力好。低层别墅的屋面大都为坡屋面,因此屋面结构基本上采用的是由冷弯型钢构件做成的三角型屋架体系,轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后,形成了非常坚固的“板肋结构体系”,这种结构体系有很明显的抗震及抵抗水平荷载的能力,用于抗震烈度为八度以上的地区。 .2 功能区分割灵活 传统的砖混、钢筋混凝土的结构自重大,进深和开间相对较小,梁、柱粗大,空间利用

隔震结构的基本原理及动力分析

隔震结构的基本原理及动力分析 摘要:本文根据现行的《建筑抗震设计规范》,介绍了隔震结构的基本原理、实用范围和设计与分析方法,并通过一隔震结构的设计实例说明隔着结构的优越性。 关键词:基础隔震;地震响应;时程分析法; 引言 目前,我国和世界各国普遍采用的传统抗震方法是将建筑物设计为“延性结构”,通过适当控制调整结构物的自身刚度和强度,使结构构件(如梁、柱、墙、节点等)在强烈地震时进入非弹性状态后具有较大的延性,从而通过塑性变形消耗地震能量,减轻建筑物的地震反应,使整个结构“裂而不倒”,这就是“延性结构体系”[1~3]。它的设防目标是“小震不坏”、“中震可修”、“大震不倒”。实践证明,这种方法对减轻地震灾害起到了积极作用,但是这种传统的结构抗震方法有其明显的不足,随着我国经济的高速发展,对建筑功能要求越来越高,结构的形式越来越多样化、复杂化,很多重要的建筑(电力、通讯中心、核电站、纪念性的建筑、海洋平台等)结构及内部设备的破化将造成巨大的经济损失。对这类建筑的抗震性能提出更高的要求——结构不允许进入塑性工作阶段,因此采用传统抗震方法很难满足此类建筑抗震要求。面对新的社会要求,各国地震工程专家一直寻求新的结构抗震设计途径,以隔震为代表的“结构振动控制技术”便是这种努力的结果[4~6]。 1、隔震结构的基本原理 结构隔震体系是指在建筑物上部结构的底部与基础面之间设置某种隔震装置,使之与固结于地基中的基础地面分离开来的一种结构体系[6]。隔震结构的基本原理可以用图1进一步阐明。图中三条曲线表示不同的阻尼大小,为普通中低层建筑的自振周期,为隔震层建筑的自振周期。 (a)加速度反应谱(b)位移反应谱 图1隔震原理 从图中可以看出,结构自振周期延长,结构的地震加速度反应减小,地震位移反应增大;结构阻尼增大,结构的地震加速度反应和位移反应均减小。隔震系统的水平刚度远远低于上部结构的抗侧刚度,因此,结构的自振周期大大延长,

钢结构抗震优缺点

钢结构工程学习小节 钢结构就是指用钢板与热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成得能承受与传递荷载得结构形式。钢结构体系具有自重轻、工厂化制造、安装快捷、施工周期短、抗震性能好、投资回收快、环境污染少等综合优势,与钢筋混凝土结构相比,更具有在“高、大、轻”三个方面发展得独特优势,在全球范围内,特别就是发达国家与地区,钢结构在建筑工程领域中得到合理、广泛得应用。钢结构行业通常分为轻型钢结构、高层钢结构、住宅钢结构、空间钢结构与桥梁结构五大子类,钢结构在各项工程建设中得应用极为广泛,如钢桥、钢厂房、钢闸门、各种大型管道容器、高层建筑与塔轨机构等。根据每平米用钢量及主要构件钢板厚度,钢结构有轻钢与重钢之分,轻钢结构住宅得墙体主要由墙架柱、墙顶梁、墙底梁、墙体支撑、墙板与连接件组成。钢结构与其它建设相比,在使用中、设计、施工及综合经济方面都具有优势,造价低,可随时移动,钢结构与普通钢筋混凝土结构相比,其匀质、高强、施工速度快、抗震性好与回收率高等优越性,钢比砖石与砼得强度与弹性模量要高出很多倍,因此在荷载相同得条件下,钢构件得质量轻。从被破坏方面瞧,钢结构就是在事先有较大变形预兆,属于延性破坏结构,能够预先发现危险,从而避免。 钢结构工程优点 抗震性:低层别墅得屋面大都为坡屋面,因此屋面结构基本上采用得就是由冷弯型钢构件做成得三角型屋架体系,轻钢构件在封完结构性板材及石膏板之后,形成了非常坚固得“板肋结构体系”,这种结构体系有着更强得抗震及抵抗水平荷载得能力,适用于抗震烈度为八度以上得地区。 抗风性:型钢结构建筑重量轻、强度高、整体刚性好、变形能力强。建筑物自重仅就是砖混结构得五分之一,可抵抗每秒七十米得飓风,使生命财产能得到有效得保护。 耐久性:轻钢结构住宅结构全部采用冷弯薄壁钢构件体系组成,钢骨采用超级防腐高强冷轧镀锌板制造,有效避免钢板在施工与使用过程中得锈蚀得影响,增加了轻钢构件得使用寿命。结构寿命可达一百年。 保温性:采用得保温隔热材料以玻纤棉为主,具有良好得保温隔热效果。用以外墙得保温板,有效得避免墙体得“冷桥”现象,达到了更好得保温效果。 隔音性:隔音效果就是评估住宅得一个重要指标,轻钢体系安装得窗均采用中空玻璃,隔音效果好,隔音达四十分贝以上;由轻钢龙骨、保温材料石膏板组成得墙体,其隔音效果可高达六十分贝。 健康性:干作业施工,减少废弃物对环境造成得污染,房屋钢结构材料可完全回收,其她配套材料也可大部分回收,符合当前环保意识;所有材料为绿色建材,满足生态环境要求,有利于健康。 舒适性:轻钢墙体采用高效节能体系,具有呼吸功能,可调节室内空气干湿度;屋顶具有通风功能,可以使屋内部上空形成流动得空气间,保证屋顶内部得通风及散热需求。 快捷:全部干作业施工,不受环境季节影响。 环保:材料可回收,真正做到绿色无污染。 节能:全部采用高效节能墙体,保温、隔热、隔音效果好,可达到50%得节能标准。

建筑结构基础隔震概述

建筑结构基础隔震概述 发表时间:2017-06-15T14:45:19.083Z 来源:《建筑知识》2017年2期作者:李淼陈海彬[导读] 本文对其基本原理进行了概述,通过对基础隔震中粘弹性隔震支座、滑移隔震支座、摩擦摆隔震支座的原理及特点的介绍。 (华北理工大学建筑工程学院河北唐山 063000)【摘要】基础隔震支座是一种应用较为广泛的建筑隔震、减震措施,本文对其基本原理进行了概述,通过对基础隔震中粘弹性隔震支座、滑移隔震支座、摩擦摆隔震支座的原理及特点的介绍,对基础隔震支座的应用前景进行了分析。【关键词】基础隔震;抗震设计;橡胶隔震;摩擦摆隔震【中图分类号】TU31 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544(2017)02-0245-02 引言 我国地处环太平洋地震带与欧亚地震带之间,地震活动频度高、强度大、分布广,是一个震灾严重的国家。近些年来,四川的汶川地震、青海的玉树地震都给人民的生命财产安全造成严重损害。因此建筑结构设计中的抗震设计问题成为关系到民生的关键问题,随着新技术和新理念的发展,隔震和消能减震成为建筑结构抗震设计中减轻地震灾害的有效手段。目前研究较多隔震措施包括特殊材料隔震、基础隔震、层间隔震、无粘结支撑隔震、悬挂隔震等措施,但应用最广泛的隔震措施为基础隔震。 1.基础隔震概念及原理 基础隔震是在基础与上部结构之间设置中间隔震层,将上部结构与基础隔开,在地震作用下,隔震装置可以隔离地震能量的向上传输,以降低上部结构的地震反应[1]。与传统抗震措施相比,基础隔震有其独特的特点:传统抗震设计原则是小震不坏、中震可修、大震不倒,其主要做法是增加结构屈服段长度,但在遭遇地震时主体结构不可避免的要发生强烈晃动,而采用基础隔震措施可以有效的减小建筑物的晃动,使上部结构只发生微小的相对运动和变形,从而保证建筑物在水平地震作用下不发生损坏和倒塌。不仅能保证居住者的人身安全,还能保证建筑结构和内部设备的完好。 2.基础隔震分类及特点 基础隔震包括粘弹性隔震、滑移隔震、摩擦摆隔震等多种形式,隔震装置有夹层橡胶垫隔震装置、混合隔震装置等形式。 2.1 滑移隔震支座 滑移隔震按其隔震装置的不同可以分为滚轴滑移隔震和摩擦滑移隔震,滚轴滑移隔震利用滚轴和滚球作为摩擦装置,摩擦滑移隔震采用特殊的摩擦阻尼器进行隔震,两者的作用机理相似,通过在基础面上设置滑移层,隔开基础与上部结构,从而抑制地震能量的向上传递。当地震作用较大时,水平地震作用力大于滑移层的摩阻力,滑移面产生相对滑移,通过滑移耗散地震能量,并阻止能量的传递。滑移隔震的关键问题在于隔震支座的选择,由于全部上部结构的重力荷载均由滑移支座承担,因此支座必须具有足够大的强度;为了更有效的隔震,要求滑移面的摩擦系数较小,同时还需要设置一定的滑移范围保证滑移量。国内外学者对此进行了大量的试验研究[2-3],并提出了新的隔震装置和摩擦面材料,为滑移隔震的推广应用提供基础。 2.2 粘弹性隔震支座 粘弹性隔震主要是通过粘弹性阻尼器作为隔震装置,是一种典型的速度相关型隔震支座,通过粘弹性材料的变形性能减小结构地震动作用[4]。目前应用最多的是叠层橡胶隔震支座,可以分为天然橡胶隔震支座和铅芯橡胶隔震支座,天然橡胶隔震支座由钢板层和橡胶层粘结而成,在提供较大的竖向刚度的同时,限制了横向变形。铅芯橡胶隔震支座则是在天然橡胶支座中心增加铅芯制作而成,在相同橡胶层和钢板层条件下,其水平抗变形能力将大大提高,提高了粘弹性隔震装置在大震作用下的隔震性能。 2.3 摩擦摆隔震支座 摩擦摆隔震支座在本质上也是一种滑移支座,其最主要的优势在于具有自动复位功能,在较大地震作用下,滑移摩擦隔震支座产生的相对滑移很难进行复位,必须借助特制的复位阻尼装置,不但增加了成本,也影响其使用性能。Zayas等[5]在1985年,研发了摩擦摆隔震系统(FPS),通过特质的圆弧滑动面使得隔震装置具有自复位功能。经过20多年的研究,目前摩擦摆隔震支座的构造形式已有10余种,其地震敏感度、稳定性和自复位能力均得到显著提高,成为一种具有广泛发展前景的隔震支座 3.结语 进行隔震设计的建筑抗震性能较传统的抗震结构体系,安全性和可靠性均具有较大的提升,而基础隔震措施作为目前应用比较成熟的技术,已经具有大量的工程实例,其隔震性能经受住了实际地震作用的考验,随着新技术、新材料的研发,隔震减震技术必将在工程实际中得到更广泛的应用。 参考文献 [1]吕西林,朱玉华,施卫星.组合基础隔靈房屋模型振动台试验研究[J].土木工程学报,2001,(2):34-39. [2]周锡元,韩森,李大望.并联和串联基础隔震体系地震反应的某些特征[J].工程抗震与加固改造,1995,(4):1-5. [3]王荣辉,许群.竖向弹簧一滚球隔靂系统的水平地震作用[J].华南理工大学学报, 2003,31(6):11-12. [4]王烨华,周云,等.粘弹性阻尼减震结构研究与应用的新进展[J].防灾减灾工程学报,2006,26(1):109-120. [5]Zayas V,Low S and Mahin S.A simple pendulum technique for achieving seismic isolation[J]. Earthquake Spectra, 1990,6:34-37. 基金项目:国家自然科学基金(51478162)

并联复合隔震结构的地震响应和滞回特性分析

IndustrialConstructionVol畅44,No畅1,2014 工业建筑 2014年第44卷第1期 并联复合隔震结构的地震响应和滞回特性分析 倡 袁 颖1  周爱红1  杨树标2  何国峰 1 (1.石家庄经济学院勘查技术与工程学院,石家庄 050031;2.河北工程大学土木工程学院,河北邯郸 056038) 摘 要:在建立并联复合隔震结构运动微分方程的基础上,通过数值模拟,计算并研究了不同加速度峰值下,给定摩擦承压比的多自由度并联复合隔震结构的自振周期、最大基底剪力、最大基底剪力系数、最大层间位移、层间速度、层间加速度等地震响应以及隔震层的滞回特性,并与普通抗震结构、夹层橡胶垫隔震结构、摩擦滑移结构进行了全面对比分析和讨论。结果表明:并联复合隔震结构由于充分利用了复合隔震支座的优点,能够显著降低结构的地震响应,并且具有优良的滞回耗能特性。 关键词:并联复合隔震;摩擦滑移隔震;夹层橡胶垫隔震;地震响应;滞回特性 DOI:10.13204/j.gyjz201401007 SEISMICRESPONSEANDHYSTERETICPERFORMANCEANALYSISOFPARALLEL COMPOSITEISOLATEDSTRUCTURE YuanYing1  ZhouAihong1  YangShubiao2  HeGuofeng 1 (1.SchoolofProspectingTechnologyandEngineering,ShijiazhuangUniversityofEconomics,Shijiazhuang050031,China; 2.SchoolofCivilEngineering,HebeiUniversityofEngineering,Handan056038,China) Abstract:Thedifferentialequationofmotionforparallelcompositeisolationstructurewasformulatedfirstly.Then,takingthemulti-degreeoffreedomsparallelisolatedstructurewithagivenfrictionbearingratioforanillustrativeexample,theseismicresponsesunderdifferentaccelerationpeakvalues,suchasnaturalperiodofvibration,themaximumbaseshear,themaximumbaseshearcoefficient,themaximumdisplacement,velocityandacceleration, andthehystereticperformancewerecalculatedandstudiedbynumericalsimulationmethod.Andthecalculationresultswerecomparedwiththoseofordinaryaseismicstructure,isolatedstructurewithlaminatedrubberbearingsandisolatedstructurewithfrictionslidingbearingscomprehensivelyanddiscussedindetail.Finally,someconclusionsweremadethattheisolationeffectofparallelcompositeisolatedstructurecouldreducetheseismicresponsedramaticallyduetothefulluseofthemeritsofcompositeisolatedbearings,andthehystereticenergydissipationperformancewasalsoexcellent. Keywords:parallelcompositeisolation;isolationwithfrictionslidingbearing;isolationwithlaminatedrubberbearing;seismicresponse;hystereticperformance 倡国家自然科学基金项目(41204075);国家大坝工程技术研究中心开放基金资助项目(NDSKFJJ1201)。 第一作者:袁颖,男,1976年出生,博士,副教授,硕士生导师。电子信箱:yuanyingson@163.com收稿日期:2013-05-15 近十几年来,在世界范围内,地震频发,比如 2001年印度7畅9级地震,2004年的印尼9畅0级地震,2005年巴基斯坦7畅8级地震,2007年秘鲁7畅5级地震,2008年中国汶川8畅0级地震,2011年日本9畅0级地震等,造成了巨大的人员伤亡和经济损失。在目前水平下,对地震进行准确预报很困难,因此,对建筑物进行结构抗震设计和设防以保证建筑物和人民生命财产安全是十分必要的。 隔震技术是工程抗震领域中的研究热点,在结构底部安装隔震支座是一种行之有效的减震方法。从20世纪60年代末起,国外学者开展了相关的研 究工作,并取得了很多研究成果[1-5] 。世界上许多国家都修建了隔震建筑,日本和美国等国家的有些 隔震建筑还经受过强震考验,隔震效果明显,并取得 了巨大的经济效益和社会效益[6-7] 。我国自2001年将隔震消能技术写进了GB50011—2001枟建筑抗震设计规范枠以来,隔震理论和应用的研究也得到 了迅速发展[8-9] 。 本文在以往工作基础上[10-12] ,对并联复合隔震体系进行了理论分析,建立了并联复合隔震的力学

钢结构抗震性能设计

第四章抗震性能设计 4.2b 综述适用于钢构件、钢节点、钢连接的几种滞回模型和损伤指数。(重点阐述有关钢结构的内容) 答: 1、滞回模型 (1)钢构件的滞回模型: a、轴心受力构件 反复荷载作用下轴心受力钢构件滞回模型 b、受弯构件

反复荷载作用下受弯钢构件的滞回模型 c、钢板 反复荷载作用下受弯钢构件板的滞回模型 (2)钢连接的几种滞回模型 线性模型非线性模型

(3)钢节点的滞回性能模型 反复荷载作用下受弯钢节点的几种滞回模型 2、损伤指数综述 为了定量描述结构防止在地震中倒塌的安全度,提出了损伤指数的概念。对结构在其寿命周期内所能承受的地震破坏总量的预测由损伤指数(Damage Index)控制,而损伤指数由刚度、强度和延性确定。对于其中的延性而言,损伤指数分别从构件级别、楼层级别和整体结构级别代表了塑性铰的塑性转动能力。 (1)构件损伤指数 可以由所需塑性转动能力和可提供的塑性主动能力之间的比值计算得出。 a dm I θθ/r (2)楼层损伤指数 代表了楼层抵御地震破坏的能力: (3)整体损伤指数 描述整个结构的损伤指数,包括地震作用下的结构整体性能。

4.3c综述屈曲约束支撑(无粘结支撑、防屈曲支撑)的特点、类型、设计要点以及国内外最新研究进展和工程应用现状。答: 1、特点 在普通支撑外部设置套管,约束支撑的受压屈曲,构成屈曲约束支撑。屈曲约束支撑仅芯板与其他构件连接,所受的荷载全部由芯板承担,外套筒和填充材料仅约束芯板受压屈曲,使芯板在受拉和受压下均能进入屈服,因而,屈曲约束支撑的滞回性能优良。 .屈曲约束支撑与普通支撑滞回性能对比 优点: (1)承载力与刚度分离 普通支撑因需要考虑其自身的稳定性,使截面和支撑刚度过大,从而导致结构的刚度过大,这就间接地造成地震力过大,形成了不可避免的恶性循环。选用防屈曲支撑,即可避免此类现象,在不增加结构刚度的情况下满足结构对于承载力的要求。 (2)承载力高 抗震设计中,普通支撑和屈曲约束支撑的轴向承载力设计值为:

建筑结构减隔震及结构控制技术的现状和发展趋势

建筑结构减隔震及结构控制技术的现状和发展趋势 张建东 上传时间:2006-06-26 nantong 一、传统的抗震方法 地震是由于地面的运动,使地面上原来处于静止的建筑物受到动力作用而产生强迫振动,因而在结构中产生内力、变形和位移。经过简化后模型的动力学分析,即一次次的震害分析进行修正、补充,得到一些建筑物在地震作用下的反应机理及破坏形式,提出了一些建筑物抗争的计算方法及设计的基本原则。这些在实际应用中得到了很不错的效果。 1、概念设计的一些原则 1)总体屈服机制。例如强柱弱梁。 2)刚度与延性均衡。砌体结构中为提高延性设构造柱与圈梁,形成一个较弱的框架。 3)强度均匀。结构在平面和立面上的承载力均匀。 4)多道抗震防线。 5)强节点设计。 6)避开场地卓越周期区。 2、在此基础上作结构地震反应分析,其分析方法主要有: ①地震荷载法; ②振型分解法; ③动力时程分析法。现在还发展了push-over法、能力谱等方法。抗震设防目标也从单一的、基于生命安全的性态标准发展到基于各种性态,强调“个性”设计的设计理念。 3、传统抗震方法的缺点与不足

传统抗震结构主要利用主体结构构件屈服后的塑性变形能和滞回耗能来耗散地震能量,这使得这些区域的耗能性能变得特别重要,而一旦由于某些因素导致这些区域产生问题,将严重影响到结构的抗震性能,产生严重破坏,由于破坏部位位于主要结构构件,其修复是很难进行的。 由于传统抗震结构是以防止结构倒塌为目标,其抗震性能在很大程度上依赖于结构(构件)的延性,以往的许多研究也注重于提高结构(构件)的延性方面,却忽略了对结构损伤程度的控制。 4、传统的抗震方法在提高结构性能方面有较多困难。 传统抗震结构的耗能能力主要依赖于主体结构的延性。既要求主体结构强度高,又要求延性好,很难实现。 1)框架结构 许多研究者推荐强柱弱梁体系作为最合适的抗震框架体系。该体系可将地震输入能量分散在结构的许多部位耗散掉,甚至可以控制塑性铰出现的顺序与部位,延性对于使建筑物在罕遇地震中保存下来固然很重要,但这些预期的塑性铰区在中等程度的地震中也会产生,延性也同时应被看作是一种“破坏”。后期修复费用也很高。 2)剪力墙结构 剪力墙结构体系具有抗侧刚度大,在水平地震作用下的侧移小,其总的水平地震作用也大等特点,常见的震害一般来说为墙面的斜向裂缝或是底部楼层的水平施工缝发生水平错动,当底部屈服后,剪力墙的抗侧作用就很小,且剪力墙的耗能也基本集中与底部塑性铰区域,上部墙体对抵御强震无显著作用。而且剪力墙要承担一定的竖向荷载,因此底部的破坏也十分难修复。 3)框架-剪力墙结构 从抗震概念设计来说,框架-剪力墙结构具有了多道抗震防线。有框架和墙体组成的抗震结构中,框架的刚度小,承担的地震作用力小,而弹性极限变形值和延性却较小。整个结构在地震作用下,墙体很快超过自身的较小弹性极限变形,出现裂缝,水平承载力下降,此时框架尚未充分发挥自身的水平抗力;墙体开裂后,框架承担的地震力增大,同时由于结构刚度的变化,地震作用效应也发生了变化。但无论是剪力墙还是框架,都是主体结构的一部分,损伤坏后的修复工作都是比较困难的,而且花费也不小。 二、减振、隔震和振动控制的现状

钢结构与钢筋混凝土结构抗震优势比较

钢结构与钢筋混凝土结构抗震优势比较 支架对于我们来说并不陌生,在生活的每个角落,只要你稍加注意,就会有支架的出现,下面南通正道就详细为你介绍一下钢结构与钢筋混凝土结构抗震优势比较。 一、材料分析比较 “地震力”是惯性力,混凝土结构质量大,惯性力大;钢结构质量小,惯性小。所以在相同的地震作用下,混凝土结构受到很大的力,钢结构受到的力小。这是外因。 内因,钢结构材料强度高,耗能强,是延性材料,有屈服台阶,通过包络曲线来耗能。而混凝土是脆性材料! 钢结构所用的是钢材最低是用Q235,大部分的钢结构材料用的都是Q345。钢结构的阻尼比一般在0.01-0.02之间,钢筋混凝土结构的阻尼比一般在0.03-0.08之间。阻尼比小,在地震力作用下,变形大,因为钢结构韧性好,通过变形消耗地震能量,且容易恢复。钢结构较为柔软主要通过弹塑性变形吸收能量,较混凝土而言脆断的可能性低得多,一般认为10层以下的钢结构建筑物基本不会发生倒塌事故。 二、结构设计计算方式分析 钢结构采用弹性理论设计的,其构件能够在地震小幅度变形后再恢复;而钢筋混凝土结构是刚性理论设计的,不能变形,就不能吸收地震的能量。跨度越大越实惠,可回收,环保符合绿色建筑理念 由于钢材塑性、韧性好,可有较大变形,能很好地承受动力荷载,其次钢材匀质性和各向同性好,属理想弹性体,最符合一般工程力学的基本假定,因此,钢结构的抗震性能比钢筋混凝土结构的抗震性能好。 三、模型分析 两种结构在相同的荷载作用下,钢结构沿1、2、3轴的位移分别是0.00919mm、-0.00570 mm、-15746 mm。钢筋混凝土沿1、2、3轴的位移分别是0.00909mm、-0.00909 mm、-0.15255mm。从模型位移分析里看,加上钢结构震后快速恢复的特点,而混凝土结构属于刚性结构,变形后不可恢复原形,从而钢结构在抗震的方面要优于钢筋混凝土结构四、综合分析

隔震技术与传统抗震技术的区别及优点

隔震技术与传统抗震技术的区别及优点 传统建筑把上部结构和基础牢固地连接在一起,这样地震时地面运动的能量就经过基础传输到上部结构,使结构发生振动和变形,当结构受力超过其结构强度时,便发生破坏甚至倒塌。为了抵抗地震的破坏,传统建筑物抗震技术是通过增大梁柱截面的尺寸、增加梁柱配筋和提高建筑材料强度等方法来实现。但这种以刚克刚的办法会导致结构刚度越大,向上部结构传递的地震作用越强的结果。简单地说,传统建筑的抗震思想可以概括为“以刚制刚”。  建筑隔震技术不同于传统的抗震技术,其“灵魂”是“以柔克刚”。目前工程界最常用的叠层橡胶支座隔震系统一般是在基础和上部结构之间,设置专门的橡胶隔震支座和耗能元件(如阻尼器和滑板支座等),形成刚度很低的柔性底层,称为隔震层,以延长整个结构体系的自振周期、增大阻尼,减少输入上部结构的地震能量,达到预期防震要求。  相对于传统抗震技术,采用隔震技术更有以下优点: 1、更安全可靠 隔震建筑的设计目标是“双保护”不仅保证结构主体及非结构构件安全,同时要保证内部设备功能完好,地震后能够正常运转。隔震结构的地震反应仅为传统抗震结构(非隔震结构)地震反应的1/6~1/3。目前全世界已有6000多栋橡胶支座隔震建筑,有多栋隔震建筑经受了地震的考验,显示出良好的隔震效果。 2、更经济 从短期和直接的经济投入角度分析:一方面,隔震结构增设某些装置(隔震支座等),增加了结构的造价;另一方面,由于采用隔震设计,主体结构所承受的地震作用大大减小,因此,构件截面减孝构件配筋减少、跨度增大和高度增加等等,减少了结构的造价。对我国已有的隔震结构调查显示,隔震结构的造价与所在地区设防烈度、结构类型和结构层数等相关。一般而言,在7度及以下地区采用隔震技术,造价会略有增加或基本持平,但结构会更加安全;而在7度以上地区采用隔震技术,在结构安全性得到极大提高的同时,还能显著降低工程造价。  从长期角度分析,即考虑到未来该建筑遭遇较大地震的情况。传统的建筑遭遇地震时,其经济损失包括直接经济损失和间接经济损失两个方面。直接经济损失是指地震后建筑加固维修和重建的费用以及室内设备、物品维修和更换的费用。间接经济损失是指由地震造成的建筑、设备和物品等损坏导致的企业、工厂等不能正常工作和生产所带来的经济损失。地震所带来的直接经济损失是显而易见的,间接经济损失也是非常巨大的,间接经济损失有时甚至为超过直接经济损失。在遭遇较大地震时,隔震建筑及室内设备、物品不损坏或轻微损坏(不维修或简单维修即可使用),因此,采用隔震技术从根本上避免或者大大降低了直接经济损失,从而有效地降低间接经济损失。隔震建筑具有传统抗震建筑无法比拟的经济效益。  3、检修更方便 隔震结构的隔震效果,主要通过隔震支座实现,因此其抗震性能检测的主要对象是隔震支座,这比检测结构本身要快捷方便很多,它能确保地震后的快速修复,对震后快速恢复生产和生活具有十分重要的意义。  4、上部结构设计更自由 由于采用隔震技术,上部结构地震作用大大减小,因此,结构选型更自由灵活。  5、节约资源

隔震结构的基本特性和减震机理

杨建江等:隔震结构的基本特性和减震机理探讨 櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀櫀 [2]范立础,卓卫东.桥梁延性抗震设计[M].北京:人民交通出版社,2001. [3]范立础,胡世德,叶爱君.大跨度桥梁抗震设计[M].北京:人民交通出版社,2001. [4]林新元,王克海.太枣沟大挢地震响应分析[J].公路交通科技,2004,21(8):68-70.[5]苗林,陈兴冲,夏修身,王常峰.西小坪预应力连续箱梁桥抗震分析[J].兰州交通大学学报,2007,26(1):52-55. [收稿日期]2012-07-12 [作者简介]卢明辉(1981-),男,河北唐山人,硕士,助教,从 事桥梁抗震和桥梁施工控制工作。 隔震结构的基本特性和减震机理探讨 杨建江,苏光辉 (天津大学建筑工程学院,天津300072) 【摘要】隔震结构指在建筑物基础与上部结构之间设置隔震层,来增大阻尼、延长结构体系的自振周期、减小向上部结构的地震作用输入,达到预期的防震要求。文中对具体工程进行设计和分析,对隔震技术的基本原理、隔震设计、隔震装置等方面作了较全面的论述,并采用有限元模型进行模态分析和非线性时程分析,较深入地研究了隔震结构的基本特性和减震机理。 【关键词】隔震设计;隔震装置;隔震层;模态分析;非线性时程分析 【中图分类号】TU352.12【文献标识码】B【文章编号】1001-6864(2012)11-0042-03 STUDY OF THE BASIC CHARACTERISTICS AND SHOCK-ABSORBING MECHANISM OF THE SEISMIC ISOLATED STRUCTURE YANG Jian-jiang,SU Guang-hui (Department of Civil Engineering,Tianjin University,Tianjin300072,China) Abstract:Seismic isolated structure is setting the seismic isolation layer between the building super-structure and foundation,in order to extend the entire structural system vibration period,increase the damping,reduce the input of the seismic action of the upper structure,and achieve the desired shock preventing requirements.In this paper,we make specific engineering design and analysis,and make a more comprehensive discussion of the basic principles of seismic isolation technology,seismic isolation designing and seismic isolation device,using the finite element model to make modal analysis and non-linear time history analysis,making a more in-depth study of the basic characteristics and shock-absorb-ing mechanism of the seismic isolated structure. Key words:seismic isolation designing;seismic Isolation device;seismic Isolation layer;modal a-nalysis;nonlinear time history analysis 隔震体系采用“以柔克刚”、“软化”结构隔离地震的新途径,于建筑物上部结构和基础之间设置隔震层,达到结构的防震要求。文中通过对实际工程的隔震设计和分析,对隔震技术的应用和隔震结构的基本特性和减震机理做了较深入的研究和论述。 1工程概况 某3层框架结构,地震基本加速度为0.2g,设防烈度为8度,场地类别为Ⅲ类,抗震设防类别为乙类,采用C30混凝土,层高为3.6m,楼板厚为120mm,梁截面尺寸为300mm?500mm,柱截面尺寸为500mm?500mm。根据工程实际需要,为了减轻上部结构的地震作用,减小地震能量向上部结构的传递,对该工程进行隔震设计,并对基础固定结构和基础隔震结构进行比较分析,研究隔震体系的基本特性和减震机理。 2隔震的基本原理 隔震结构是指在结构物基础与底部间加设一层“隔离层”来控制地面运动向上部结构的传递。它包括隔震装置、上部结构和下部结构三部分见图1。 隔震体系的基本原理是:利用隔震系统使结构自振周期延长,给予适当阻尼大大减弱结构物的加速度,让结构的 34

关于抗拔对于基础隔震结构对地震响应的效果研究

关于抗拔对于基础隔震结构对地震响应的效果研究 Panayiotis C. Roussis, M.ASCE1 摘要:不利的拉力或上拔力会对隔震系统和上部结构带来不利的影响,而隔震 支座在一定条件下会出现这种不利的的拉力或上拔力。本研究报告是根据XY 摩擦摆(FP)滑移隔震系统做出的关于抗拔对于隔震结构对地震响应的影响的 研究。作为新一代隔震硬件,抗拔的FP隔震装置——XY- FP能够凭借它具有 承受拉力的特性对上部结构提供抗拔力。为了更好的理解隔震装置的拉拔或拉 力现象以及他们对结构性能和隔震系统的影响,进行了对隔震的实际建筑受双 向水平地震激励的非线性时程分析。分析采用了增强版的3D-BASIS- ME(有 限元)程序,这个程序曾做过改进,新增了能够模拟XY- FP隔震装置拉力特性 的单元。结果表明:通过增加隔震系统摩擦力,XY-FP隔震装置中的拉力,不 管是对整个隔震系统响应还是上部结构响应没有任何显著的影响。 DOI: 10.1061/ASCEST.1943-541X.0000070 CE数据库主题词:基础隔震;抗拔力;拉力;非线性分析 前言 隔震设备硬件显著的发展以及与之平行的分析模型和实验验证技术领域的研究 的发展已经促进了隔震装置被越来越多的认可。最根本的隔震的基本原则包括 通过提供额外的灵活性和耗能能力来防止去耦结构对水平地面的破坏,从而在 地震事故(1999年的naeim和kelly)中减轻结构振动和破坏的严重性。然而,在一定的条件下(例如:有较大高宽比的细长的上部结构和在支撑柱和挡墙下 有合并支座的结构),隔离支座能承受不良的拉力或拔力,以防它们的发生可 能会对隔离系统和上部结构产生有害的影响。尤其是,拔力的出现(在滑动支 座和合梢固定橡胶支座中)可能导致上部结构的倾覆或隔离支座的毁坏(由于

基础隔震综述

基础隔震研究进展综述 摘要:基础隔震技术是一种结构控制技术在工程中应用广泛,其有造价低廉,施工便捷、控制效果佳,受到国内外的重视。本文综述了基础隔震的概念,以及研究进展。 关键词:基础,隔震,支座,阻尼,进展 一、引言 近年来我国在结构的隔震研究十分活跃,工程应用日益增多,已开始从理论和试验研究、方案设计、结合实际工程进行分析研究,在我国新的《建筑抗震设计规范》中,已增加了隔震专门章节。工程结构应用橡胶支座的推荐性设计标准亦已批准。在国际方面,自第一届国际结构控制会议于年在美国洛杉矶召开以来,大约每9 年召开一次,有关领域的文章也常见于国内外期刊和会议上。 二、概念 建筑结构隔震的本质思想是通过增加能够提供柔性和适当耗能装置(阻尼)的隔震层(系统),以达到减小结构振动的目的。基础隔震,就是在建筑物的基础和上部结构之间设置一个隔震层,延长结构的振动周期,适当增加结构的阻尼,使结构的位移集中于隔震层,上部结构像刚体一样,自身相对位移很小,从而使建筑物不发生破坏或倒塌。基础隔震技术的基本原理是通过设置在结构物底部与基础顶面之间的隔震消能装置,增加结构的变形能力和滞变阻尼。变形能力的增加,使得结构在地震作用下保持不倒;而阻尼的增大可以吸收更多的地震能量从而大大减小地震作用、基底位移和结构变形。同时,结构变形能力的增大导致了结构产生的第一振型周期变长。这与增大的阻尼相结合,就可以大大降低地震影响系数,并且结构底部有足够的横向变形能力和滞变阻尼,使得结构底部的应力分布较为均匀,避免了常见的结构底部首先破坏的可能性。 三、基础隔震体系的主要类型 基础隔震体系按隔震机理不同可划分为橡胶支座隔震体系、滑动摩擦隔震体

钢结构和钢筋混凝土结构抗震优势比较

钢结构与钢筋混凝土结构抗震优势比较 一、材料分析比较 “地震力”是惯性力,混凝土结构质量大,惯性力大;钢结构质量小,惯性小。所以在相同的地震作用下,混凝土结构受到很大的力,钢结构受到的力小。这是外因。 内因,钢结构材料强度高,耗能强,是延性材料,有屈服台阶,通过包络曲线来耗能。而混凝土是脆性材料! 钢结构所用的是钢材最低是用Q235,大部分的钢结构材料用的都是Q345。钢结构的阻尼比一般在0.01-0.02之间,钢筋混凝土结构的阻尼比一般在0.03-0.08之间。阻尼比小,在地震力作用下,变形大,因为钢结构韧性好,通过变形消耗地震能量,且容易恢复。钢结构较为柔软主要通过弹塑性变形吸收能量,较混凝土而言脆断的可能性低得多,一般认为10层以下的钢结构建筑物基本不会发生倒塌事故。 二、结构设计计算方式分析 钢结构采用弹性理论设计的,其构件能够在地震小幅度变形后再恢复;而钢筋混凝土结构是刚性理论设计的,不能变形,就不能吸收地震的能量。跨度越大越实惠,可回收,环保符合绿色建筑理念 由于钢材塑性、韧性好,可有较大变形,能很好地承受动力荷载,其次钢材匀质性和各向同性好,属理想弹性体,最符合一般工程力学

的基本假定,因此,钢结构的抗震性能比钢筋混凝土结构的抗震性能好。 三、模型分析 1、钢结构在荷载作用下的位移变形 2、混凝土在相同荷载作用下的位移变形 荷载表格 2层梁恒载 2层楼板活 荷载 2层楼板恒荷载 屋顶板活荷载 屋顶板横荷载 屋顶梁恒载 10KN/M2 3KN/M2 3KN/M2 3KN/M2 5KN/M2 5KN/M2

以上结构为钢结构和钢筋混凝土结构模型,两种结构在相同的荷载作用下,钢结构沿1、2、3轴的位移分别是0.00919mm、-0.00570 mm、-15746 mm。钢筋混凝土沿1、2、3轴的位移分别是0.00909mm、-0.00909 mm、-0.15255mm。从模型位移分析里看,加上钢结构震后快速恢复的特点,而混凝土结构属于刚性结构,变形后不可恢复原形,从而钢结构在抗震的方面要优于钢筋混凝土结构。 四、综合分析 从两种结构的材料分析和设计计算方式比较,模型分析比较,能很

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