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砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板加固及隔震加层振动台试验研究

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建筑结构学报 2012年第11期33卷 99-106页

作者：王曙光苗启松刘金龙刘伟庆杜东升南京工业大学土木工程学院江苏南京211816 北京市建筑设计研究院北京100045

为研究砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板加固技术的加固效果,并探讨在其顶部隔震加层的可行性,进行了3个相似比为1/4模型的振动台对比试验,模型分别是加固砌体结构模型、加固后加层非隔震结构模型和加固后加层隔震结构模型。试验测试了... 详细信息

为研究砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板加固技术的加固效果,并探讨在其顶部隔震加层的可行性,进行了3个相似比为1/4模型的振动台对比试验,模型分别是加固砌体结构模型、加固后加层非隔震结构模型和加固后加层隔震结构模型。试验测试了模型结构的动力特性及其在不同地震作用下的动力响应,为了分析结构震损后的动力响应,在试验模型经历罕遇地震作用下的损伤后又继续进行不同水准地震输入试验。试验结果表明:加层非隔震结构的上部钢框架鞭稍效应非常明显;加层隔震结构有效延长了结构自振周期,增大了结构阻尼比。加层隔震结构既有效降低了下部砌体结构的地震响应又降低了上部钢框架的地震响应,其加固效果和抗震性能优越。同时,震损后加层隔震结构的隔震效果明显降低,下部砌体的加速度反应可能大于加固结构和加层非隔震结构,建议在设计时充分考虑这种不利影响。

关键词：砌体结构外套预制钢筋混凝土墙板振动台试验加层隔震震损结构抗震性能

粘滞流体阻尼墙在高层结构减震中的研究与应用

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建筑结构学报 2010年第9期31卷 87-94页

作者：杜东升王曙光刘伟庆章征涛南京工业大学土木工程学院江苏南京210009 南京市建筑设计研究院有限责任公司江苏南京210005

在对粘滞流体阻尼墙力学特性及计算模型分析的基础上,研究其在高层建筑减震设计中的一些关键问题。以高烈度区江苏省宿迁市的一栋94.95m高的双塔建筑为工程背景,提出了阻尼墙减震体系的设防目标,并给出了减震分析的详细流程及阻尼墙的... 详细信息

在对粘滞流体阻尼墙力学特性及计算模型分析的基础上,研究其在高层建筑减震设计中的一些关键问题。以高烈度区江苏省宿迁市的一栋94.95m高的双塔建筑为工程背景,提出了阻尼墙减震体系的设防目标,并给出了减震分析的详细流程及阻尼墙的基本布置原则。通过对减震体系的非线性地震响应分析,优化了阻尼墙的初始布置方案,并在优化方案的基础上详细分析了减震体系的地震作用剪力、位移、能量耗散、加速度响应、附加阻尼比及构件进入塑性的先后顺序等问题,最后对减震体系的经济性进行了对比分析。分析表明:阻尼墙对高层建筑的抗震性能有很大的改善,相同数量阻尼墙的情况下,合理的配置方案能够提供更多的附加阻尼。研究为阻尼墙在高层建筑的减震设计中的应用提供了成功的工程案例,其设计思路可以为高层结构的减震提供有益的借鉴和参考。

关键词：粘滞流体阻尼墙高层建筑能量耗散

粘滞流体阻尼墙对平面不规则结构的扭转效应控制研究

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工程力学 2012年第11期29卷 236-242,256页

作者：杜东升刘伟庆王曙光李威威南京工业大学土木工程学院江苏南京210009

平面不规则结构由于平扭耦联会使边界处的位移较规则结构增大很多,而给结构配置阻尼器是减小平面不规则结构边界位移的有效途径,该文将耗能效率较高的粘滞流体阻尼墙应用于控制平面不规则结构的扭转响应,研究阻尼墙控制结构扭转效应的... 详细信息

平面不规则结构由于平扭耦联会使边界处的位移较规则结构增大很多,而给结构配置阻尼器是减小平面不规则结构边界位移的有效途径,该文将耗能效率较高的粘滞流体阻尼墙应用于控制平面不规则结构的扭转响应,研究阻尼墙控制结构扭转效应的机理及控制结构扭转的优化布置。将减震系统刚度矩阵转换到结构的质量中心,将配置阻尼墙后形成阻尼中心的阻尼矩阵转换到质量中心,从而建立可以考虑扭转效应和附加阻尼位置效应的非线性运动控制方程,并根据响应结果推导出结构位移比的表达式;利用运动方程研究阻尼中心的位置、阻尼力的大小、阻尼参数等对结构扭转效应的影响规律,结合结构位移比的表达式提出阻尼墙的平面配置原则和最优阻尼参数的取值方法。以某L型高层建筑为工程背景,根据上述原则配置阻尼墙并选取阻尼参数,并对减震体系在最不利地震动输入方向上进行非线性时程分析,分析结果表明通过合理配置粘滞阻尼墙,L型结构的扭转响应得到了有效的控制,结构最大边界位移和位移比大大降低。该研究结果为采用阻尼墙控制不规则结构扭转效应提供了基本原则和方法,并为不规则结构的减震设计提供有益的借鉴和参考。

关键词：粘滞流体阻尼墙平面不规则建筑优化布置扭转效应质量中心

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加层隔震结构隔震支座参数优化及试验研究

振动工程学报 2013年第5期26卷 722-731页

作者：王曙光赵学斐苗启松刘伟庆杜东升南京工业大学土木工程学院江苏南京210009 北京市建筑设计研究院北京100045

研究外套加层隔震体系在对老旧砌体房屋改造过程中铅芯叠层橡胶隔震支座(LRB)的参数优化配置问题,并对参数优化后结构的弹塑性进行数值分析和试验研究。选取隔震层的屈重比作为隔震支座的控制参数,建立模型分析隔震层在不同屈重比下结... 详细信息

研究外套加层隔震体系在对老旧砌体房屋改造过程中铅芯叠层橡胶隔震支座(LRB)的参数优化配置问题,并对参数优化后结构的弹塑性进行数值分析和试验研究。选取隔震层的屈重比作为隔震支座的控制参数,建立模型分析隔震层在不同屈重比下结构的基底剪力和隔震层位移。分析表明加层隔震结构的隔震层存在一个最优的参数范围使得结构在地震作用下的响应最小,结构进入塑性后,仍能发挥较好的隔震效果。试验结果表明经参数优化的层间隔震结构随着地震输入幅值的增加,隔震层上部结构的调谐作用越强,其隔震效果越明显,当结构震损后隔震效应依然存在,但隔震效果小于未损伤的模型,与理论相符合。

关键词：加层隔震参数优化屈重比 TMD效应

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隔震支座非线性特性的数值模拟

世界地震工程 2014年第3期30卷 240-246页

作者：林茹刘伟庆王曙光杜东升南京工业大学土木工程学院江苏南京210009

对隔震支座进行精细的数值仿真是准确模拟隔震支座力学特性的基础。在确定天然橡胶本构模型参数的基础上,采用有限元软件建立了不同形状系数的隔震支座模型,并对支座施加竖向荷载和水平循环往复位移荷载情形进行了动力特性分析。分析结... 详细信息

对隔震支座进行精细的数值仿真是准确模拟隔震支座力学特性的基础。在确定天然橡胶本构模型参数的基础上,采用有限元软件建立了不同形状系数的隔震支座模型,并对支座施加竖向荷载和水平循环往复位移荷载情形进行了动力特性分析。分析结果表明,铅芯橡胶隔震支座的水平刚度随轴压应力的增大而降低,但是变化幅度不大,而水平刚度随第一、第二形状系数的增大而提高。结果还表明隔震支座的力学特性可以采用数值方法进行准确模拟。

关键词：天然橡胶隔震支座力学参数刚度铅芯橡胶隔震支座 ABAQUS 力学特性

老旧砌体房屋加固及顶部加层隔震的理论分析及振动台试验

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土木工程学报 2013年第8期46卷 45-54页

作者：杜东升苗启松梁羽刘伟庆王曙光南京工业大学江苏南京211816 北京市建筑设计研究院北京100045

针对老旧砌体房屋采用外套预制钢筋混凝土墙板加固,并在此基础上提出在加固后的砌体顶部加层隔震的加固增层方案,主要研究加层隔震对加固效果的影响。建立初始砌体结构、加固砌体结构、加层非隔震结构和加层隔震结构的分析模型,分析4种... 详细信息

针对老旧砌体房屋采用外套预制钢筋混凝土墙板加固,并在此基础上提出在加固后的砌体顶部加层隔震的加固增层方案,主要研究加层隔震对加固效果的影响。建立初始砌体结构、加固砌体结构、加层非隔震结构和加层隔震结构的分析模型,分析4种结构在多遇地震和罕遇地震作用下的动力响应和非线性损伤,并对抗震性能较优的加层隔震结构,进行隔震层参数优化分析;对各种加固方案进行1∶4缩尺模型的振动台试验,研究各加固方案的抗震性能,并与数值分析结果进行对比。结果表明,对原老旧砌体结构进行加固后,外套预制混凝土墙片承担大部分的地震剪力,砌体所承担的剪力大幅降低,加固效果明显,而对加固后的结构进行加层隔震后又会使结构基底剪力明显下降,结构的抗震性能进一步提升;对于加层隔震结构,根据结构基底剪力最小的原则存在最佳屈重比。研究为老旧砌体房屋的加固改造和功能提升提供有益借鉴。

关键词：砌体结构加固加层隔震损伤屈重比

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无锡苏宁广场北楼基于性能的抗震设计研究

建筑结构学报 2011年第10期32卷 48-55页

作者：杜东升王曙光刘伟庆金如元龚任远南京工业大学土木工程学院江苏南京210009 江苏省建筑设计研究院有限公司江苏南京210029

研究基于性能的抗震设计方法在超限高层建筑中的应用,以无锡苏宁广场北楼为例,采用性能化设计方法使结构抗震设计从宏观定性的目标转化为具体的多重目标,从而提高设计的可靠性。首先建立超限高层建筑结构在不同水准地震作用下的抗震性... 详细信息

研究基于性能的抗震设计方法在超限高层建筑中的应用,以无锡苏宁广场北楼为例,采用性能化设计方法使结构抗震设计从宏观定性的目标转化为具体的多重目标,从而提高设计的可靠性。首先建立超限高层建筑结构在不同水准地震作用下的抗震性能水准和性能目标,利用弹塑性分析及评估软件PERFORM-3D建立结构的基准有限元模型,计算结构在小震和中震作用下的弹性响应,并进行结构静力弹塑性分析和大震作用下的弹塑性时程响应分析,然后利用各水准地震作用下的响应判定结构的性能水准,从而确定结构是否达到预期的性能目标。计算结果表明:无锡苏宁广场北楼能够满足我国现行抗震规范提出的各项抗震设防要求和各项既定的抗震性能目标,对其采用基于性能的设计是对超限高层设计方法的有益探索。

关键词：超限高层建筑性能设计动力弹塑性抗震设计

高层隔震结构非平稳随机地震响应与动力可靠度分析

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建筑结构学报 2011年第12期32卷 210-216页

作者：孙臻王曙光王赟玉刘伟庆南京工业大学土木工程学院江苏南京210009

考虑地震动的非平稳特性,运用虚拟激励法对高层隔震结构在非平稳激励下的随机地震响应进行研究。采用Bouc-Wen模型与刚度退化的Bouc-Wen模型分别模拟隔震层与上部楼层的滞变特性,建立高层隔震结构的非线性化运动方程。运用精细积分法对... 详细信息

考虑地震动的非平稳特性,运用虚拟激励法对高层隔震结构在非平稳激励下的随机地震响应进行研究。采用Bouc-Wen模型与刚度退化的Bouc-Wen模型分别模拟隔震层与上部楼层的滞变特性,建立高层隔震结构的非线性化运动方程。运用精细积分法对每一时刻的响应进行求解,得到高层隔震结构在非平稳地震激励下各楼层响应的时变方差。基于首次穿越准则,研究非平稳随机地震激励下各楼层与结构整体的可靠度。运用上述理论,分析某高层基础隔震结构在8度与9度罕遇地震作用下的随机地震响应,隔震后上部结构各楼层层间位移方差较非隔震结构大幅减小。研究表明:结构的位移响应呈现强烈的非平稳性,且具有明显的时滞现象;高层隔震结构在强震作用下各楼层可靠度较非隔震结构有很大的提高,说明高层隔震结构具有足够的安全性。运用可靠度理论进行分析亦能发现结构的薄弱部位,该方法对结构的性能设计与性态控制具有指导意义。

关键词：高层隔震结构 Bouc-Wen模型非平稳随机响应虚拟激励法动力可靠度

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基于场地效应的地震动特性研究

地震工程与工程振动 2013年第1期33卷 16-23页

作者：薛俊伟刘伟庆王曙光杜东升南京工业大学江苏南京210009

为了研究强地震作用下,场地类别对于地震动幅频特性的影响,本文统计了3 579条日本地震动的时程,并针对场地类别的不同,分别从基岩和土层的峰值加速度幅值特性角度,以及从标准化反应谱和平均加速度反应谱等频谱特性的角度研究其幅频衰减... 详细信息

为了研究强地震作用下,场地类别对于地震动幅频特性的影响,本文统计了3 579条日本地震动的时程,并针对场地类别的不同,分别从基岩和土层的峰值加速度幅值特性角度,以及从标准化反应谱和平均加速度反应谱等频谱特性的角度研究其幅频衰减特性,最后给出了各类场地峰值加速度衰减曲线。结果表明,土层对于地震动幅值和频谱的放大作用会随着场地类别的变软而增加,并且场地越软,远场的长周期特性越明显。利用平均加速度反应谱可以有效地反映频谱中的长周期成分。

关键词：场地效应幅频特性衰减关系