外套加层结构中的隔震支座优化参数研究.pdf

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1、第28卷第3期土木工程与管理学报Vo1．28No．32011年9月JournalofCivilEngineeringandManagementSep．2011外套加层结构中的隔震支座优化参数研究周东东，苗启松，李文峰(北京市建筑设计研究院，北京100045)摘要：对隔震技术在分离式外套框架加层结构中的应用进行了研究，研究结果表明可通过理论表达式得到初步设计时隔震支座的优化参数。采用线性弹簧和线性阻尼器并联的模型模拟橡胶支座，并采用Bouc．Wen模型描述结构的滞回特性。在数值算例中，对不同加速度峰值和不同地震波激励下的外套框架加层结构

2、进行了非线性动力分析，得到了隔震支座的优化刚度和阻尼系数，该结果与理论表达式得到的优化阻尼系数一致，大量的数值分析结果表明在一定范围内，隔震支座的刚度取值对其耗能减震效果影响不大，说明隔震技术在分离式外套框架加层结构中的应用具有较大的优势，隔震支座阻尼系数初步设计值可通过理论表达式求得，可为工程师的初步设计提供参考，有利于这种加层结构体系的推广应用。关键词：外套框架加层结构；隔震技术；参数优化设计；地震动响应中图分类号：TU311．3；0328文献标识码：A文章编号：2095-0985(2011)03-0349-06在既有建筑上加层，

3、可以增加建筑的使用面《建筑抗震规范》给出了隔震支座设计的具体方积，改善房屋抗震能力，延长了建筑物使用年限。法，但是隔震装置设置在原结构与外套结构之间将抗震加固和加层改造结合起来，具有显著的社时，隔震支座设计需要进行专门研究。比较通用会和经济效益⋯。外套框架加层法就是常用的的方法就是通过复杂的参数化研究得到隔震支座结构加固加层方法，分为分离式和整体式两种，分的参数，这样需要分析大量的参数样本，总结结构离式加层具有传力路径明确，增加的结构平面布响应随隔震支座参数的变化规律，然后综合考虑置灵活，不受原结构限制等特点。但分离式外套结构的响应，

4、得到隔震支座的参数，这对于实际工框架结构易形成“高鸡腿”结构，对抗震很不利，程结构需要耗费大量的计算时间，并且不具有通在地震区使用存在一系列亟待解决的技术问题，用性，针对不同的结构均需要进行参数化研究，不我国是一个地震频发的国家，其中23个省会城市利于这种加固方式的推广。和2／3的百万人口以上的大城市位于7度以上的朱宏平等对相邻结构间弹簧和阻尼器并联的地震高烈度区域，因此该课题的研究具有一定的Kelvin型阻尼器优化参数进行了一系列研究，通工程应用价值。过大量的公式推导和参数化研究表明阻尼器与相原结构和外套结构实际上可看成两个相对独邻

5、两结构的第一阶自振圆频率和总质量有关J，立的结构，在两结构的动力特性显著不同时，采用并给出了理论表达式，但该优化参数仅适用于在隔震装置等连接时，可以利用两结构之间的相对地震作用下，结构处于线性状态的假设。工程应运动耗能减震’。隔震技术靠刚度相对较小的用中，在大震作用下结构也会产生强烈的非线性。隔震层，使变形主要集中在隔震系统中，起到耗能因此，隔震支座的参数选取具有相当的难度。减震作用，可用于已建成建筑物进行加层加本文采用Bouc．Wen模型描述原结构与外套固等等。李宏男等对采用层间隔震加固技术加层结构的滞回特性，采用线性弹簧和线性阻尼

6、进行了试验研究’，并应用于沈阳市北京路某器并联的模型模拟铅芯橡胶支座，对不同地震波四层建筑加层加固，在原结构和外部框架之间用和不同加速度峰值下的隔震支座优化参数进行了软钢阻尼器连接，并在原结构顶层和增加的结构大量的参数化研究。分析结果表明在不同加速度底层设置滑动摩擦层。对于基础隔震结构，我国峰值的地震波激励下，隔震支座的优化刚度系数收稿日期：2011-07—30作者简介：髑东东(1984一)，男，湖北随州人，一级注册结构工程师，博士，研究方向为结构抗震(Email：gddhust@gmail．COrn)基金项目：北京市博士后工作经费资

7、助项目·350-土木工程与管理学报201i年和阻尼系数分别比较接近，且在一定范围内，隔震回现象J。Bouc-Wen模型通常由一个输出力的支座的刚度取值对其耗能减震效果影响不大，说表达式与一个一阶非线性微分方程构成，结构i明隔震技术在分离式外套框架加层结构中的应用的第J-层层间恢复力可表示为具有较大的优势。当结构处于线性状态时，通过+cj++(I一)(2)Kelvin型线性阻尼器模型的理论表达式可得到隔1=--(Ajitiji一IllzjiIvii-1-"Yjil~jllI)(3)震支座的优化刚度系数和阻尼系数，将其与参数．化研究结果进

8、行比较，表明通过理论表达式得到其中，下标i(i=l，2)和分别代表原结构和外套的结果具有一定的参考价值，可用于分离式外套结构的第层；aji为屈服系数，表示屈服后刚度与框架加层结构设计中隔震支座的初步选取。屈服前刚度的比值