蘭 香 潘 文 蘇何先 賴正聰 余文正

(1.昆明學院建筑工程學院, 昆明 650214; 2.昆明理工大學建筑工程學院, 昆明 650500)

隨著《建設工程抗震管理條例》的頒布,隔震和減震技術在結(jié)構(gòu)工程中的應用越來越廣泛。隔震結(jié)構(gòu)主要是利用水平向剛度較小的疊層橡膠支座來增大結(jié)構(gòu)周期,從而減小傳到上部結(jié)構(gòu)的地震作用,達到按照該地區(qū)設防烈度降低1度確定抗震措施的目的,主要包括提供滯回耗能的有鉛芯支座和使結(jié)構(gòu)盡快回位的無鉛芯支座兩種。減震結(jié)構(gòu)則是為結(jié)構(gòu)附設耗能裝置來消耗地震能量,主要包括位移型阻尼器和速度型阻尼器兩大類,位移型阻尼器包含屈曲約束支撐,剪切型、彎曲型等金屬阻尼器和摩擦阻尼器;速度型阻尼器包含黏滯阻尼器、黏彈性阻尼器等。[1-2]

對于復雜的不規(guī)則結(jié)構(gòu),其抗震性能一直是業(yè)內(nèi)學者研究的熱點問題,采取更為有效的抗震方法和手段以提高結(jié)構(gòu)的抗震性能是目前達成的共識。隔震和減震技術便是在這樣的背景下發(fā)展起來的,其在常規(guī)的建筑結(jié)構(gòu)中能夠取得很好的減震效果,而在復雜結(jié)構(gòu)中的減震效果則更具有優(yōu)勢。潘毅等對屈曲約束支撐進行了深入的研究,提出同時采用普通型和早耗能型屈曲約束支撐的兩階段減震體系,能夠明顯提高結(jié)構(gòu)的整體抗震性能;[3]尚守平等設計和制作了1/2大比例縮尺房屋模型,對其進行振動臺試驗,通過對隔震模型的動力特性、地震響應進行分析,研究了新型鋼結(jié)構(gòu)隔震墩應用于低層框架結(jié)構(gòu),其減震效果顯著,制作簡單、價格低廉、耐久性好,適于在廣大村鎮(zhèn)地區(qū)低層框架結(jié)構(gòu)中推廣使用。[4]文獻[5-6]介紹了對某復雜博物館隔震結(jié)構(gòu)的試驗研究,指出對于具有重要功能的建筑結(jié)構(gòu)采用隔震技術具有十分重要的意義;王斌等對平面不規(guī)則復雜超限結(jié)構(gòu)進行地震模擬振動臺試驗研究,量測了模型結(jié)構(gòu)的動力特性、阻尼比及不同水準地震作用下的動力響應,并對結(jié)構(gòu)破壞機理及模式進行了相應的研究,證明了原型結(jié)構(gòu)設計的合理性。[7]

對于隔震和減震技術一起使用的研究相對較少,實際工程中僅像昆明長水機場、北京大興機場等大型建筑的隔震層使用了黏滯阻尼器以控制隔震層的位移,而將減震裝置附設在上部結(jié)構(gòu)的隔震結(jié)構(gòu)(將隔震與減震聯(lián)合在一起)很少,而這樣聯(lián)合消能減震結(jié)構(gòu)的振動臺試驗研究則幾乎沒有,且聯(lián)合減震的減震機理也并不是十分清晰。故通過地震模擬振動臺試驗對某一博物館結(jié)構(gòu)采用基礎隔震和上部結(jié)構(gòu)附設屈曲約束支撐(BRB)的聯(lián)合消能減震方案進行試驗研究,以期對聯(lián)合減震結(jié)構(gòu)的減震效果及其方案的可行性、合理性進行分析與研究,為今后聯(lián)合消能減震結(jié)構(gòu)的設計提供參考。

1 工程概況

澄江化石博物館是云南省重點工程之一,位于撫仙湖東北側(cè),帽天山國家地質(zhì)公園三級保護區(qū)內(nèi)。建筑結(jié)構(gòu)抗震設防類別為重點設防類,安全等級為一級,結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)為1.1,建筑總高為31.80 m。工程抗震設防烈度為8度,基本地震加速度為0.20g,設計地震分組為第三組,場地類別為I1類,邊坡放大系數(shù)為1.6。博物館地處山頂,四周地形起伏坡度較大,按照GB 50011—2010《建筑抗震設計規(guī)范》[1]的要求須考慮邊坡放大系數(shù)(該工程取1.6),在擬建項目以東約12 km處便是小江斷裂帶,須要采取強有力的抗震手段來保證結(jié)構(gòu)的抗震性能。該博物館的建筑效果圖及三維模型如圖1、圖2所示。

圖1 建筑效果Fig.1 Architectural rendering

該結(jié)構(gòu)建筑面積為16 812 m2,樓層數(shù)為5層(不含隔震層),受建筑功能和造型影響,結(jié)構(gòu)沿立面傾斜,結(jié)構(gòu)2層以上樓板為跨層曲線屋面。結(jié)構(gòu)采用鋼管混凝土柱與鋼梁組成的框架結(jié)構(gòu)體系,樓面板為壓型鋼板與120 mm厚混凝土的組合樓面體系;梁、柱鋼材強度等級為Q390,鋼管柱截面主要有下部φ700×16、中部φ650×16及頂部φ650×12,內(nèi)灌 C50 混凝土,主、次梁截面主要為 H600×250×14×18和H400×145×10 ×16。該結(jié)構(gòu)有5處超限:1)平面扭轉(zhuǎn)不規(guī)則,結(jié)構(gòu)Y向的扭轉(zhuǎn)位移比達到1.29;2)平面凹凸不規(guī)則,平面凹凸尺寸大于相應邊長的30%,尤其是3～5層平面“開口”,其凹凸尺寸甚至達到邊長的60%以上;3)樓板不連續(xù),2層以上樓板是跨層曲線屋面,為錯層結(jié)構(gòu);4)豎向剛度突變,結(jié)構(gòu)3～5層側(cè)向剛度均小于相鄰上一層的70%,X向、Y向的最大值分別為58.6%和41.3%;5)長懸挑,結(jié)構(gòu)門廳位置存在外挑,外挑尺寸為6 m。因此,該建筑屬于復雜超限的博物館建筑。

該博物館建筑屬于省級重點項目,須要保證里面存放文物的安全性,其抗震設防類別為重點設防類。其抗震性能目標一是要充分減小地震作用,二是要充分減少上部結(jié)構(gòu)的位移,這不僅有利于保護重要的文物,也能較好地保護博物館昂貴的裝修。為此,考慮到采用聯(lián)合減振的方案,即下部結(jié)構(gòu)采用基礎隔震,將水平地震影響系數(shù)從最大值0.256(0.16×1.6)減小至0.10,以大大降低結(jié)構(gòu)的水平地震作用,從隔震降度設計的理念降低已超過1度。而上部結(jié)構(gòu)采用屈曲約束支撐(BRB),實現(xiàn)多遇地震下不屈服,設防地震下部分不屈服,部分稍微屈服,罕遇地震下控制其屈服程度的目標;這樣使得BRB在多遇和設防地震作用下不屈服或部分稍微屈服,能夠為上部結(jié)構(gòu)提供足夠的剛度以增強隔震效果,在罕遇地震作用下控制其屈服程度也不至于因屈服過多導致剛度下降過大而影響結(jié)構(gòu)的隔震效果。

通過以上分析,采用聯(lián)合消能減震方案(即底層橡膠支座隔震,上部結(jié)構(gòu)設置BRB)來增強結(jié)構(gòu)的抗震性能。經(jīng)過前期對結(jié)構(gòu)的設計和有限元分析的方案對比,最終選用89個橡膠隔震支座和54個屈曲約束支撐。[8]為了進一步驗證采用該聯(lián)合減震方案的可行性,對該博物館結(jié)構(gòu)進行了地震模擬振動臺試驗。研究結(jié)構(gòu)在不同水準地震作用下的動力特性變化;測試結(jié)構(gòu)在多遇、設防、罕遇地震作用下的加速度反應和位移反應;量測隔震支座的滯回耗能特性等。在綜合分析試驗結(jié)果的基礎上驗證聯(lián)合減震結(jié)構(gòu)在不同水準下的抗震性能,為后續(xù)結(jié)構(gòu)的進一步優(yōu)化設計提供依據(jù)。

2 模型設計與制作

2.1 模型設計

模型在設計、制作和地震輸入等方面須要與原型之間滿足幾何尺寸相似、材料性能相似、荷載性能相似和動力特性相似,對于隔震層和上部減震結(jié)構(gòu)均應重視其相似特性。[9-12]利用似量綱分析法須要滿足的方程為:

(1)

式中:SE為彈性模量相似系數(shù);Sρ為密度相似系數(shù);Sa為水平加速度相似系數(shù);SL為長度相似系數(shù)。

針對式(1)中的4個相似常數(shù),通常須根據(jù)試驗條件確定其中3個,進而確定第4個相似常數(shù)。根據(jù)結(jié)構(gòu)試驗要求及實驗室振動臺試驗參數(shù),SL取1/30;材料選用小直徑圓鋼管或方鋼管模擬,SE取1;考慮振動臺能夠承受的重力等參數(shù),Sa取=1.5。主要相似關系及相似比如表1所示。

表1 試驗模型主要相似關系Table 1 Main similiarity relations for the test model

原結(jié)構(gòu)為鋼管混凝土柱、鋼梁及混凝土樓板構(gòu)成,存在扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、樓板不連續(xù)等問題,加之1/30的小比例尺模型將會受到尺寸效應的影響,故結(jié)構(gòu)采用彈性模型進行試驗,主要研究模型的層間位移角、模型的損傷趨勢及構(gòu)件的相對薄弱區(qū)域等整體性能。

考慮到支座大小及數(shù)量的限制,根據(jù)支座等效水平剛度及豎向承載力相似的原則,將原結(jié)構(gòu)的89個支座(54個有鉛芯支座LRB1000和35個無鉛芯支座LNB1000)等效為模型試驗中的6個相同的LRB300支座,試驗支座力學參數(shù)(平均值)如表2所示。

表2 隔震支座力學參數(shù)Table 2 Mechanical parameters of isolation bearings

該結(jié)構(gòu)試驗為1/30的縮尺試驗,在這樣的小比例尺模型中,BRB已不能做成同樣比例大小的試件。充分考慮方案的可行性后,在試驗中分別采用直徑為8,10,12 mm的HPB300光圓鋼筋制作成如圖3所示的形式,利用鋼筋彎曲部分弧形頂點處的屈服來模擬BRB的屈服,試驗中通過測試BRB直線段的應變來判定弧形頂點是否屈服。鋼筋弧形頂點處屈服承載力為:

圖3 BRB模擬大樣 mmFig.3 Details of simulated BRBs

fy=(NΔ)/W+N/A

(2)

式中:N為軸力;A為鋼筋面積;W為鋼筋的截面抵抗矩;軸力N對鋼筋弧形頂點的力矩值NΔ即為弧形頂點所受的彎矩M,Δ在圖3中為20 mm。

2.2 模型制作

模型制作時,要明確原型結(jié)構(gòu)的主要受力體系,把握主要特征,在不改變結(jié)構(gòu)受力機制的前提下作適當簡化。模型簡化原則:按質(zhì)量、剛度等效的原則對次梁等次要構(gòu)件,要求簡化前后結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)、地震響應偏差較小。模型如圖4所示。試驗模型制作選用的材料為不同直徑的Q235熱軋圓鋼管和部分方鋼管。

a—梁柱節(jié)點; b—試驗模型。圖4 模型制作Fig.4 Fabrication of the model

整個模型固定在2 cm厚的隔震層樓板(鋼板)上,隔震層樓板與隔震墊相連后形成隔震層;第2層板厚為6 mm,其他層板厚均為4 mm。模型制作完成后(含底梁)質(zhì)量為2.94 t,按照人工質(zhì)量模型考慮的配重塊為20.43 t,最終的模型總質(zhì)量為23.37 t,詳細信息見表3。

表3 模型質(zhì)量信息Table 3 Model mass information

2.3 模型安裝

底梁上的預留鋼板要求接觸面平整,與隔震支座上法蘭板的孔位準確匹配;支座上端與隔震支座下法蘭板準確連接,支座下端與振動臺臺面孔位準確對應。

考慮模型的不規(guī)則性,采用SAP2000對結(jié)構(gòu)進行最不利地震作用方向分析(0°～90°間以15°為增量),結(jié)果為0°方向地震作用最不利(原結(jié)構(gòu)YJK的分析最不利方向為3.6°),故安裝時將結(jié)構(gòu)的0°最不利方向?qū)駝优_X向,90°方向?qū)駝优_Y向,X、Y的方向如圖5所示。由于模型平面的不規(guī)則性,此項工作在用于結(jié)構(gòu)和振動臺相連的鋼板打孔前便已完成。

圖5 加速度傳感器布置Fig.5 Arrangements of acceleration sensors

3 地震模擬振動臺試驗

3.1 測點布置

試驗模型中共安裝18個加速度傳感器,均勻、分散布置在臺面上(“中”布置)、隔震層樓板上(“右上”布置)及1～5層樓板上(1～2層為“上下左右”布置,3～5層為“右上”位置布置),分別為2,2,4,4,2,2,2個,如圖5所示。測得各層的加速度后,通過對加速度信號進行校準、二次積分求得各樓層測點的位移。

為了得到梁柱等構(gòu)件在地震作用下應力的變化趨勢,在各層梁柱構(gòu)件受力較大位置均勻、分散地布置了63片電阻應變片,應變片的具體布置數(shù)量如表4所示,典型樓層(1層)布置如圖6所示,圖中用C標識柱的應變片位置,B標識梁的應變片位置,相應的數(shù)字表示梁或柱應變片的編號,如C7表示貼第1層柱第7號應變片的位置。

表4 各樓層應變片布置數(shù)量Table 4 The number of strain gauges on each floor

圖6 應變測點布置Fig.6 Arrangements of strain gauges

圖7中給出了BRB 1層及結(jié)構(gòu)空間的布置位置,原型設計上主要將BRB均勻、分散地布置在結(jié)構(gòu)外側(cè),以增加上部結(jié)構(gòu)剛度,加強隔震效果。圖7a中的數(shù)字表示1層有1、4、5三個類型的BRB,其屈服機制如2.1節(jié)所述。

a— 一層BRB布置; b—BRB空間布置位置。圖7 BRB布置位置Fig.7 Arrangements of BRBs

3.2 加載方案

根據(jù)我國標準[1-2]要求,試驗選取2條天然波(Northridge、TR2)和1條人工波(REN)輸入,3條波以及反應譜曲線如圖8所示。

Northridge(NOR); REN; TR2;反應譜; 平均值。圖8 地震波反應譜曲線Fig.8 Response spectrum curves of seismic waves

根據(jù)工程目的和試驗要求,模型試驗按照8度(0.20g)多遇地震、設防地震和罕遇地震分三個階段進行試驗,在不同水準地震作用試驗前后均對模型進行白噪聲掃頻,以測試結(jié)構(gòu)在不同地震作用前后的自振頻率和振型等動力參數(shù)的變化,分析各試驗工況后模型的損傷情況。根據(jù)原型邊坡放大系數(shù)1.6及模型加速度相似系數(shù)Sa=1.5,進行加速度峰值調(diào)整,多遇、設防和罕遇地震時臺面的輸入加速度分別為0.168g、0.48g、0.96g,試驗共完成包含4次白噪聲在內(nèi)的22個工況,每階段按照Northridge→TR2→REN先X向后Y向的順序進行加載,如表5所示。

表5 試驗工況Table 5 Test cases

3.3 試驗現(xiàn)象

試驗過程中,模型整體反應正常,整體以X向和Y向平動為主,無明顯扭轉(zhuǎn)。地震波輸入后,隔震層水平位移較明顯,隨著地震輸入的增大,隔震層位移也明顯增大。在各階段試驗加速度激勵下,上部結(jié)構(gòu)反應均較小,未出現(xiàn)明顯損傷,整個試驗中結(jié)構(gòu)基本上處于彈性狀態(tài)。試驗結(jié)束后,對所有隔震支座進行仔細查驗,未發(fā)現(xiàn)其有拉裂、破損跡象且隔震支座變形恢復良好,說明隔震支座性能良好,隔震層能夠發(fā)揮較好的減震效果。

4 模型動力反應分析

4.1 動力特性

ζ=(f2-f1)/(f1+f2)

(3)

圖9中給出多遇地震前后X向模型頻譜特性對比曲線,W1、W2分別表示第1次白噪聲和第2次白噪聲。各階段試驗前后模型的動力特性如表6所示。

W2; W1。圖9 頻譜特性曲線Fig.9 Spectral characteristic curves

表6 模型動力特性Table 6 Dynamic properties of the model

由表6可知:前兩階振型分別為X、Y向平動,第3階振型為扭轉(zhuǎn)。輸入多遇、設防和罕遇地震后,X向頻率未發(fā)生變化,僅Y向在設防地震作用后頻率減小9.1%,扭轉(zhuǎn)方向在罕遇地震后頻率減小6.1%。試驗表明:結(jié)構(gòu)在多遇地震后處于彈性狀態(tài);在設防地震和罕遇地震后結(jié)構(gòu)出現(xiàn)輕微損傷,但對整體剛度幾乎沒有影響,結(jié)構(gòu)仍基本處于彈性狀態(tài)。

4.2 加速度反應

考慮結(jié)構(gòu)隔震層及其以上各樓層加速度與臺面加速度峰值的比值(加速度放大系數(shù)Ka),圖10～12中給出了模型結(jié)構(gòu)在多遇、設防和罕遇地震作用下X向和Y向隔震層及上部結(jié)構(gòu)與臺面輸入的加速度反應對比,圖中0樓層表示振動臺臺面,1樓層為隔震層。

a—X向; b—Y向。NOR; TR2; REN。圖10 多遇地震作用下模型各樓層加速度放大系數(shù)KaFig.10 Ka of each floor under frequent earthquakes

a—X向; b—Y向。NOR; TR2; REN。圖11 設防地震作用下模型各樓層加速度放大系數(shù)KaFig.11 Ka of each floor under fortification earthquakes

a—X向; b—Y向。NOR; TR2; REN。圖12 罕遇地震作用下模型各樓層加速度放大系數(shù)KaFig.12 Ka of each floor under rare earthquakes

各水準地震作用下加速度放大系數(shù)Ka的包絡值如表7所示,模型的加速度放大系數(shù)最大值的平均值均小于1.0,說明隔震支座發(fā)揮了較好的減震效果,上部結(jié)構(gòu)的加速度反應得到了有效控制。

表7 加速度放大系數(shù)包絡值Table 7 Envelope values of acceleration amplification factors

觀察圖10～12及表7,分別按X向和Y向進行對比可知:隨著輸入地震波峰值的增大,模型上部結(jié)構(gòu)的加速度放大系數(shù)均大大降低,且最小值均在0.45以內(nèi),最大值均未明顯大于1,表明在不同水準地震作用下,模型結(jié)構(gòu)的減震效果較為理想,且隨著地震作用的增大,減震效果更加明顯。

4.3 剪力反應

根據(jù)表3中各樓層的質(zhì)量及其對應的各樓層加速度值,按照式(4)可求得結(jié)構(gòu)各樓層剪力:

(4)

式中:Vj,max為第j層最大樓層剪力;mi為第i層質(zhì)量;ai,max為第i層最大相對加速度。

各樓層剪力V的分布見圖13～15。其中,1層為隔震層,該層的樓層剪力即為模型結(jié)構(gòu)的基底剪力。

a—X向; b—Y向。NOR; TR2; REN。圖13 多遇地震作用下樓層剪力曲線Fig.13 Floor shear curves under frequent earthquakes

a—X向; b—Y向。NOR; TR2; REN。圖14 設防地震作用下樓層剪力曲線Fig.14 Floor shear curves under fortification earthquakes

a—X向; b—Y向。NOR; TR2; REN。圖15 罕遇地震作用下樓層剪力曲線Fig.15 Floor shear curves under rare earthquakes

由圖13～15可知:各樓層剪力曲線在多遇、設防和罕遇地震下的趨勢合理;由于4～6層為局部突出的樓層,故在4層處的樓層剪力有一定程度的突變;人工波在不同階段的地震作用下的減震效果最好。

4.4 位移反應

按照實驗室規(guī)定,每次做振動臺試驗之前都須要先采用拉線式位移傳感器的測試結(jié)果與加速度傳感器測試結(jié)果的二次積分進行對比校核,之后才可以進行相應的振動臺試驗。故對加速度傳感器測得的加速度值進行二次積分,便可求得相應的位移反應,各樓層相對于振動臺臺面的最大位移變化對比如圖16～18所示。

a—X向; b—Y向。NOR; TR2; REN。圖17 設防地震作用下樓層側(cè)移曲線Fig.17 Lateral displacement curves under fortification earthquakes

a—X向; b—Y向。NOR; TR2; REN。圖18 罕遇地震作用下樓層側(cè)移曲線Fig.18 Lateral displacement curves under rare earthquakes

由圖16～18可知:不同水準地震作用下,模型上部結(jié)構(gòu)各層的相對位移較小,多遇地震時2～6層層間測點最大相對位移為0.493 mm(X向)和0.451 mm(Y向),設防地震下為1.407 mm(X向)和1.006 mm(Y向),罕遇地震下為3.563 mm(X向)和2.492 mm(Y向),而對應的各水準地震作用下隔震層的最大位移則分別為2.242,7.203,18.174 mm,為上部樓層位移的5倍以上。充分表明模型結(jié)構(gòu)的相對變形主要發(fā)生在隔震層,上部樓層位移較小,體現(xiàn)了該聯(lián)合消能減震方案較好的減震效果。

比較圖16～18可知:多遇地震作用下3條波的位移反應相當;設防和罕遇地震作用下,X向Northridge波位移反應稍大,Y向則是TR2波反應明顯較大。通過計算各樓層測點位移差與對應層高的比值得到結(jié)構(gòu)各層最大層間位移角θmax:多遇地震作用下模型結(jié)構(gòu)的層間位移角分別為1/328(X向)和1/363(Y向),設防地震作用下分別為1/126(X向)和1/149(Y向),罕遇地震作用下分別為1/75(X向)和1/84(Y向)。根據(jù)GB 50011—2010[1]的規(guī)定及性能目標設計的要求,多遇、設防和罕遇地震作用下的層間位移角限值分別為1/300、1/100和1/50,均小于相應的層間位移角限值,達到設計要求,驗證了方案的可行性。

4.5 試驗各階段BRB屈服情況

模型中的BRB數(shù)量及位置與原型相同,均為54個,為了研究BRB的屈服情況,在結(jié)構(gòu)外圍總共選取了7根簡化后的BRB,測試其直線段的應變,進而按照2.1節(jié)的原理確定BRB的屈服情況。多遇、設防、罕遇地震水準下各BRB的應變試驗結(jié)果及對應的屈服力如表8所示,屈服力與原型的相似關系為1/900。

表8 BRB應變測試結(jié)果Table 8 Strain test results on BRBs

從以上試驗結(jié)果可知:BRB在多遇地震下不屈服,設防地震下部分屈服,罕遇地震下均屈服,但屈服程度并不是很大,能夠較好地體現(xiàn)開始的設計初衷和性能目標,兼顧了罕遇地震下結(jié)構(gòu)的抗震性能與經(jīng)濟性。

4.6 隔震層滯回耗能

隔震支座水平剛度較小,在各水準水平地震作用下能夠進入非線性狀態(tài)產(chǎn)生變形從而耗散能量。為了保證隔震支座的性能,在多遇地震下支座不能產(chǎn)生過多的耗能,而在設防和罕遇地震下則需要消耗大量的能量。圖19～20給出了典型隔震支座在多遇和罕遇地震作用下的滯回曲線情況,限于篇幅僅列出了TR2波在多遇地震和罕遇地震作用下的滯回曲線?？芍?支座在多遇、罕遇地震作用下曲線均勻飽滿,表明支座具有較好的耗能能力;隨著輸入地震波峰值的增大,滯回曲線幅值也增大,即隨著地震輸入能量的增加,隔震支座耗散的能量也在迅速增加;以TR2波為例,X向和Y向在多遇地震作用下的耗能較小,分別為2.650,4.018 kN·mm,設防地震作用下耗能分別為44.039,57.313 kN·mm,罕遇地震作用下的耗能則分別達到320.844,425.819 kN·mm。

a—X向;b—Y向。圖19 多遇地震作用下典型隔震支座滯回曲線Fig.19 Hysteretic curves of typical isolation bearings under frequent earthquakes

a—X向;b—Y向。圖20 罕遇地震作用下典型隔震支座滯回曲線Fig.20 Hysteretic curves of typical isolation bearings under rare earthquakes

5 結(jié)束語

針對采用隔減震聯(lián)合方案的實際工程項目,通過地震模擬振動臺試驗,研究聯(lián)合減震結(jié)構(gòu)的抗震性能及其方案的可行性,主要得出以下結(jié)論:

1)該結(jié)構(gòu)模型的前三階振型分別為X向平動、Y向平動和扭轉(zhuǎn)反應,對應的頻率分別為2.564,2.686,4.028 Hz。在多遇、設防和罕遇地震后,X向頻率未發(fā)生變化,Y向在設防地震作用后減小了9.1%,扭轉(zhuǎn)方向在罕遇地震后減小了6.1%。

2)在不同水準地震作用下,隔震模型的加速度放大系數(shù)最大值為0.45;隨著輸入地震波峰值的增大,模型上部結(jié)構(gòu)的加速度放大系數(shù)有所降低,且小于1.0,上部結(jié)構(gòu)的加速度反應得到了有效控制。

3)模型結(jié)構(gòu)的位移反應主要集中在隔震層,上部結(jié)構(gòu)的位移較小;多遇、設防和罕遇地震作用下的最大層間位移角分別為1/328、1/126和1/75,滿足GB 50011—2010的要求。

4)隔震支座滯回曲線均勻飽滿,隨著地震作用的增大,其耗能能力也在增加,在多遇、設防和罕遇地震作用下的最大耗能分別為4.018,44.039,425.819 kN·mm。

5)BRB在多遇地震下不屈服,設防地震下部分屈服,罕遇地震下屈服程度有限,能夠為上部結(jié)構(gòu)提供足夠的剛度以提高隔震效果,充分說明了聯(lián)合減震方案的可行性。