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橡胶支座地下室顶板与基础顶面隔震对比研究

橡胶支座地下室顶板与基础顶面隔震对比研究

作者：韩流涛华北理工大学

学位级别：硕士

建筑结构隔震设计是把具有隔震作用的隔震装置安装在结构的特定部位,以实现隔离地震的目的。橡胶支座基础顶面隔震和地下室顶板隔震都属于隔震设计的范畴。但两种隔震体系不同之处就是把橡胶隔震装置安装的空间位置不同。然而,两种隔震... 详细信息

建筑结构隔震设计是把具有隔震作用的隔震装置安装在结构的特定部位,以实现隔离地震的目的。橡胶支座基础顶面隔震和地下室顶板隔震都属于隔震设计的范畴。但两种隔震体系不同之处就是把橡胶隔震装置安装的空间位置不同。然而,两种隔震体系的隔震原理则是相同的,即通过隔震装置对上部建筑结构的自振周期进行有效调整,以达到降低传输到上部结构中的地震能量,最终实现建筑物能够隔离地震的目的。结构的动力反应计算公式是在结合简化模型和深入理解拉格朗日方程的基础之上演绎得出的结果。在完成以上准备工作的基础上,利用MATLAB和ORIGIN软件对处理得到的结果进行分析总结。通过研究五组地震波的反应分析可知,地下室顶板隔震与无隔震相比,具有非常好的隔震效果,当等效刚度kr=2 000 k N/m时,除个别特殊数值外,层间位移的隔震效率都在90%以上,甚至高达98.72%;橡胶隔震装置的隔震效果与等效刚度和等效阻尼有关,且等效刚度越小,等效阻尼系数越小,隔震效果就越好。从隔震性能的角度分析,基础顶面隔震和地下室顶板隔震这两种隔震体系的隔震效率特别接近,在Cr=3 000 k N/(m·s)和Cr=5 000 k N/(m·s)时,2种隔震支座在层间4的层间位移极大值甚至相等,分别为1.40mm和2.10mm。

关键词：地下室顶板基础顶面等效刚度等效阻尼系数 MATLAB

基于位移-速度输入法结构多点激励FPS支座隔震效果研究

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防灾减灾工程学报 2024年第1期44卷 165-174页

作者：王浩霆葛楠韩流涛于建东华北理工大学建筑工程学院河北唐山063210

受行波效应、相干效应、场地效应的影响,大跨度结构的多点激励地震反应分析非常复杂,且考虑多点激励下对大跨空间网格结构隔震性能的影响是结构工程抗震方向中有重大意义的研究课题。以单层圆柱面大跨度空间网架结构为研究对象,基于直... 详细信息

受行波效应、相干效应、场地效应的影响,大跨度结构的多点激励地震反应分析非常复杂,且考虑多点激励下对大跨空间网格结构隔震性能的影响是结构工程抗震方向中有重大意义的研究课题。以单层圆柱面大跨度空间网架结构为研究对象,基于直接位移法,应用SAP2000有限元软件建立了多点激励动力反应时程分析模型,进行结构在地震动一致激励和多点激励作用下的动力反应分析计算。结果表明:水平地震动多点激励效应对大跨度空间结构的影响十分显著,需采取使用多点激励输入方式。不设置隔震支座时,多点激励下,支撑柱弯矩与剪力随波速的减小而明显增加,柱顶位移变小,中柱轴力略微上升。基础隔震时,各支撑柱柱顶内力与位移的分配较无隔震时存在差异。边柱的弯矩、剪力及轴力均小于中柱的相应值,但柱顶位移增加明显。柱弯矩减震效率保持在45%~75%,柱剪力减震效率保持在60%~85%;柱顶隔震时,能得到比基础隔震更高的隔震效率,且柱弯矩隔震效率高达90%左右,柱剪力隔震效率保持在85%~90%。柱顶位移显著减小,柱轴力比基础隔震时略有增加。

关键词：空间网架结构多点激励时程分析 FPS摩擦摆支座大质量法

土-结构相互作用对FPS摩擦摆隔震效果影响分析

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工程抗震与加固改造 2022年第2期44卷 121-129,104页

作者：富腾韩流涛葛楠王兴国华北理工大学建筑工程学院河北唐山063009

为探讨FPS支座中考虑SSI(Soil Structure Interaction)对其减震效果所带来的影响,采用子结构方法,建立了FPS支座隔震结构考虑SSI的地震动力反应计算模型,并通过Matlab求解。结果表明(1)设计结构时可通过设置FPS使其动力反应大幅减小。... 详细信息

为探讨FPS支座中考虑SSI(Soil Structure Interaction)对其减震效果所带来的影响,采用子结构方法,建立了FPS支座隔震结构考虑SSI的地震动力反应计算模型,并通过Matlab求解。结果表明(1)设计结构时可通过设置FPS使其动力反应大幅减小。当滑道接触面摩擦系数较大时,可能会对层间位移没有减震效果,(2)考虑SSI作用时,刚性基础的平移及摆动角度很小。在较软弱场地可能不宜采用FPS支座。在较坚硬场地设置FPS隔震支座时,只有对较小的摩擦系数(0.05),不考虑SSI的结果才是偏于安全的。(3)选择滑道半径时,应考虑减震效果及体系复位两方面的需求。楼层的加速度会受结构基础重心高度的影响,使其顶部出现轻微的鞭梢效应。

关键词：土与结构相互作用隔震结构基础地基土层间位移

摩擦摆隔震-悬挂复合结构体系的减震效果分析

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建筑结构学报 2018年第S1期39卷 60-70页

作者：韩流涛葛楠苏幼坡富腾华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210 华北理工大学建筑工程学院河北唐山063210 河北省地震工程研究中心河北唐山063210

为解决采空区范围内建筑沉陷变形和结构抗震差的问题,提出了摩擦摆隔震-悬挂复合结构体系。依据拉格朗日方程得出了体系的运动方程,并采用MATLAB语言编制了龙格-库塔法(Runge-Kutta)的求解程序。以一幢5层的摩擦摆-隔震悬挂复合结构体... 详细信息

为解决采空区范围内建筑沉陷变形和结构抗震差的问题,提出了摩擦摆隔震-悬挂复合结构体系。依据拉格朗日方程得出了体系的运动方程,并采用MATLAB语言编制了龙格-库塔法(Runge-Kutta)的求解程序。以一幢5层的摩擦摆-隔震悬挂复合结构体系为例探讨了其减震效果。结果表明:在计算摩擦摆隔震-悬挂复合结构体系的地震动力反应时必须考虑接触面滞滑效应的影响,滞滑效应会降低体系的减震效果;除顶层的鞭梢效应外,一般楼层层间位移减震效果可达70%~80%;楼层加速度减震效果显著,第4~5层的加速度减震效果均达到约90%,而且不受所输入地震波特性的影响;摩擦系数、楼层阻尼器阻尼系数对减震效果有明显的影响,而吊杆长度、滑道半径对减震效果的影响较小。

关键词：悬挂结构摩擦摆隔震鞭梢效应摩擦系数滞滑状态最大层间位移楼层加速度

高烈度区某高层剪力墙隔震结构隔震层抗拉性能研究

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建筑结构学报 2020年第S02期41卷 60-69页

作者：韩流涛苏幼坡葛楠夏明钊黄玮华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210 华北理工大学建筑工程学院河北唐山063210 河北铭嘉工程设计有限公司河北唐山063016

基于高层建筑在高烈度地震作用下倾覆力矩较大,橡胶隔震支座易出现受拉性能不足的现象,研发了抗拉隔震装置,对其进行定剪切拉伸性能试验,并与天然橡胶隔震支座进行了对比分析。结合某高层剪力墙住宅隔震工程,得到了隔震建筑在5组天然波... 详细信息

基于高层建筑在高烈度地震作用下倾覆力矩较大,橡胶隔震支座易出现受拉性能不足的现象,研发了抗拉隔震装置,对其进行定剪切拉伸性能试验,并与天然橡胶隔震支座进行了对比分析。结合某高层剪力墙住宅隔震工程,得到了隔震建筑在5组天然波和2组人工波作用下的时程分析结果,验证了抗拉隔震装置的性能。结果表明:所研发的抗拉隔震装置在不影响水平隔震性能的前提条件下,较天然橡胶隔震支座可提高100%的抗拉能力,能够解决高层剪力墙隔震结构中隔震支座受拉的问题;采用隔震设计后,上部结构设计的减震系数为0.26,隔震后的水平地震影响系数最大值由0.24降低到0.078,隔震后的地震作用降低了67.5%;将该实例中不满足抗拉要求的14个橡胶隔震支座更换成相应的抗拉隔震装置,并进行罕遇地震作用下最大拉应力验算,抗拉隔震装置及其周围的橡胶隔震支座最大拉应力增幅较大,最大增幅分别为22.9%和24.9%。

关键词：剪力墙结构高烈度抗拉隔震装置天然橡胶隔震支座定剪切拉伸试验隔震效果

结构TMD控制及AMD最优控制减震效果计算研究

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建筑科学 2017年第3期33卷 7-13页

作者：葛楠苏幼坡王兴国韩流涛华北理工大学建筑工程学院河北唐山063009

分别建立了一栋7层结构TMD被动控制与AMD最优主动控制的分析模型,并利用Matlab语言编制了求解软件。计算结果表明:主动AMD比被动TMD有更明显的减振效果,可以通过调整状态变量权重参数矩阵Q中元素、控制力权重矩阵R中元素达到目标减振效... 详细信息

分别建立了一栋7层结构TMD被动控制与AMD最优主动控制的分析模型,并利用Matlab语言编制了求解软件。计算结果表明:主动AMD比被动TMD有更明显的减振效果,可以通过调整状态变量权重参数矩阵Q中元素、控制力权重矩阵R中元素达到目标减振效果。在AMD控制中,顶层控制力最大,当矩阵Q中对角线元素均取10、矩阵R中对角线元素取0.1时,顶层控制力幅值分别为楼面重力荷载13%,楼层地震反应惯性力的9%。第一振型的控制力远大于第二振型的控制力,各阶阻尼控制力也远大于相应的弹性控制力。主动AMD控制有较好的耗能效果。

关键词：状态变量黎卡提方程主振型层间位移龙格-库塔方法

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聚氨酯橡胶减震支座竖向性能试验研究

建筑结构学报 2020年第S02期41卷 70-76页

作者：黄玮苏幼坡韩流涛王秋宇武立伟华北理工大学建筑工程学院河北唐山063210 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 河北省地震工程研究中心河北唐山063210

为减轻竖向地震作用对建筑物和构筑物的伤害,提出了竖向减隔震装置——聚氨酯橡胶减震支座。针对不同构造的聚氨酯减震支座进行轴向单调加载试验和循环往复荷载试验,分析其抗压强度、承载力和竖向刚度;采用现有规范中的公式计算值与试... 详细信息

为减轻竖向地震作用对建筑物和构筑物的伤害,提出了竖向减隔震装置——聚氨酯橡胶减震支座。针对不同构造的聚氨酯减震支座进行轴向单调加载试验和循环往复荷载试验,分析其抗压强度、承载力和竖向刚度;采用现有规范中的公式计算值与试验结果进行对比分析,并提出了竖向刚度拟合公式。结果表明:聚氨酯橡胶减震支座抗压强度受第一形状系数和第二形状系数影响较大,受橡胶层层数影响较小;同时支座承载力试验结果与现有公式计算值较为吻合,竖向刚度试验结果与计算值存在明显误差,最大相差2.33倍,而其拟合结果与试验结果接近,拟合效果良好;聚氨酯橡胶减震支座具有良好的竖向性能,能够满足建筑物和构筑物的实际要求。

关键词：聚氨酯橡胶支座轴向单调加载试验循环往复加载试验形状系数竖向性能承载力

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我国建筑减隔震技术标准化现状与展望

城市与减灾 2016年第5期 11-18页

作者：彭凌云苏经宇韩流涛北京工业大学防灾减灾研究所北京工业大学抗震减灾研究所

隔震技术是在建筑物基础与上部结构之间设置一层隔震层，把上部结构与基础隔离开，隔离地面运动能量向建筑物传递，减小建筑物的地震反应。我国对隔震技术的研究始于20世纪60年代，在1966年前后我国学者提出以砂砾层为摩擦材料的滑移隔... 详细信息

隔震技术是在建筑物基础与上部结构之间设置一层隔震层，把上部结构与基础隔离开，隔离地面运动能量向建筑物传递，减小建筑物的地震反应。我国对隔震技术的研究始于20世纪60年代，在1966年前后我国学者提出以砂砾层为摩擦材料的滑移隔震思想，

关键词：建筑物基础技术标准化减隔震展望上部结构隔震技术运动能量地震反应

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变摩擦系数FPS支座隔震体系效果分析

建筑科学 2019年第7期35卷 24-29,58页

作者：陈海彬韩流涛武立伟葛楠华北理工大学河北省地震工程研究中心

根据拉格朗日方程建立了变摩擦系数FPS隔震结构体系的运动方程,采用MATLAB语言编制了求解程序。研究与分析结果表明:变摩擦系数的FPS效果使结构地震动力反应变得复杂。其减震效果近似与较高摩擦系数方案的效果相近,与较低摩擦系数方案... 详细信息

根据拉格朗日方程建立了变摩擦系数FPS隔震结构体系的运动方程,采用MATLAB语言编制了求解程序。研究与分析结果表明:变摩擦系数的FPS效果使结构地震动力反应变得复杂。其减震效果近似与较高摩擦系数方案的效果相近,与较低摩擦系数方案的减震效果相比劣化明显。当滑块由低摩擦系数区向高摩擦系数区过渡时,体系动力反应存在明显的"鞭梢效应",加速度也有明显的放大现象。建议不采用变系数FPS摩擦摆隔震支座,而采用较低的常摩擦系数方案。

关键词：滑道半径摩擦系数最大层间位移鞭梢效应运动方程