考虑隔震支座转动及P-Δ效应的串联隔震结构响应研究 被引量：13

1

作者 刘彦辉 周福霖 +2 位作者 谭平 杜永峰 闫维明 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期60-66,共7页

针对叠层橡胶隔震支座与地下室悬臂柱组成的串联隔震体系的P-Δ效应及叠层橡胶隔震支座转动问题,通过简化建立考虑P-Δ效应、叠层橡胶隔震支座转动及悬臂柱柱身变形的上部结构与独立悬臂柱串联隔震体系的力学模型,推导出考虑P-Δ效应及... 针对叠层橡胶隔震支座与地下室悬臂柱组成的串联隔震体系的P-Δ效应及叠层橡胶隔震支座转动问题,通过简化建立考虑P-Δ效应、叠层橡胶隔震支座转动及悬臂柱柱身变形的上部结构与独立悬臂柱串联隔震体系的力学模型,推导出考虑P-Δ效应及叠层橡胶隔震支座转动共同作用下的串联隔震体系的频率方程,然后通过数值的方法求解该串联隔震体系的频率与振型。根据Betti定律,推导出考虑P-Δ效应及叠层橡胶隔震支座转动的串联隔震体系的广义质量及广义荷载,然后通过振型叠加法求解串联隔震体系的地震响应。最后应用该地震响应求解方法对一实际工程进行仿真及参数分析。结果显示本文考虑P-Δ效应、叠层橡胶隔震支座转动及悬臂柱柱身变形的串联隔震体系动力响应求解方法能方便地计算悬臂柱的变形、柱顶转角以及结构的动力响应;悬臂柱水平名义刚度与隔震支座水平刚度之比较小时,悬臂柱与隔震支座组成的串联隔震体系的地震响应与隔震支座底部固结直接积分法得到的响应差别较大,随着悬臂柱刚度的增加,差别迅速减小,可根据刚度比确定独立悬臂柱的截面;在保证隔震效果的情况下,隔震支座竖向刚度应尽量加大,以减小隔震支座转角;当悬臂柱支撑的隔震结构隔震支座底部按固结计算时,P-Δ效应主要影响下部独立悬臂柱的响应,计算独立悬臂柱的响应需考虑P-Δ效应的影响。 展开更多

关键词 串联隔震体系 独立悬臂柱 隔震支座转角 P-Δ效应 地震响应

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考虑隔震支座特性的隔震结构多尺度模拟与试验验证 被引量：7

2

作者 李万润 王辉 +3 位作者 孙玉萍 杜永峰 王雪平 吴忠铁 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期115-122,131,共9页

基础隔震技术由于良好的隔震性能在实际工程中得到广泛应用。现有的隔震结构分析方法主要采用宏观尺度(如弹簧单元)对其地震响应进行分析研究,隔震支座采用弹簧进行模拟时,该文模型只能反映结构的整体响应而未能考虑隔震支座及其他局部... 基础隔震技术由于良好的隔震性能在实际工程中得到广泛应用。现有的隔震结构分析方法主要采用宏观尺度(如弹簧单元)对其地震响应进行分析研究,隔震支座采用弹簧进行模拟时,该文模型只能反映结构的整体响应而未能考虑隔震支座及其他局部关键位置的细节。因此,为了解结构局部关键位置的力学性能(如隔震支座),该文提出一种考虑隔震支座特性的隔震结构多尺度模拟方法。首先,建立微观单元(实体单元)与宏观单元(梁单元)之间的多尺度界面连接方程;其次,通过不同尺度单元之间有效组合建立四种不同串联隔震体系模型(弹簧-梁单元模型、弹簧-实体单元模型、多尺度模型和全实体单元模型),在四种模型梁端施加往复荷载得到其滞回曲线,并与试验结果进行对比分析。分析结果表明,采用多尺度模拟方法不仅能掌握结构局部关键位置(隔震支座)受力特性,还可以提高计算效率,减少计算时间和存储空间,并在计算精度和计算代价之间得到了均衡。在此基础上,结合串联隔震结构振动台试验进一步验证多尺度分析方法的有效性。最后利用多尺度有限元模拟方法的优越性分析某基础隔震结构的动力响应。 展开更多

关键词 隔震结构 多尺度建模 隔震支座 串联隔震体系 振动台试验

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串联隔震体系的大变形力学行为分析与试验 被引量：8

3

作者 杜永峰 朱前坤 李慧 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期236-239,共4页

研究了由叠层橡胶隔震支座和地下室悬臂柱组成的串联隔震体系的大变形行为。考虑轴向伸长、一阶剪切变形,建立了串联隔震体系大变形分析的几何非线性控制方程,并利用微分求积单元法进行了数值求解。结果表明,串联隔震体系大变形主要出... 研究了由叠层橡胶隔震支座和地下室悬臂柱组成的串联隔震体系的大变形行为。考虑轴向伸长、一阶剪切变形,建立了串联隔震体系大变形分析的几何非线性控制方程,并利用微分求积单元法进行了数值求解。结果表明,串联隔震体系大变形主要出现在叠层橡胶隔震支座处,地下室悬臂柱各处内力值呈近似均匀分布,计算结果与试验结果规律吻合。 展开更多

关键词 串联隔震体系 大变形 微分求积单元法

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地震作用下不同混凝土柱端叠层橡胶支座的应力和变形分析 被引量：5

4

作者 杜永峰 吴忠铁 范萍萍 《工业建筑》 CSCD 北大核心 2012年第3期39-42,共4页

近年来,在基础隔震中将叠层橡胶垫放置于地下室混凝土柱顶的串联隔震形式被大量应用,这样有利于地下空间利用,然而,在地震作用下,叠层橡胶支座既承受竖向重力荷载又承受水平和竖向地震作用,同时还受下端约束的影响,在这种情况下,叠层橡... 近年来,在基础隔震中将叠层橡胶垫放置于地下室混凝土柱顶的串联隔震形式被大量应用,这样有利于地下空间利用,然而,在地震作用下,叠层橡胶支座既承受竖向重力荷载又承受水平和竖向地震作用,同时还受下端约束的影响,在这种情况下,叠层橡胶支座的受力与变形必然受到影响。针对这个问题,对三种串联隔震体系进行了有限元模拟。对比计算结果表明,混凝土柱刚度对于叠层橡胶支座的应力和变形影响较为明显,刚度越大叠层橡胶支座下端转角越小,达到塑性应力时位移越大。 展开更多

关键词 基础隔震 叠层橡胶垫 串联隔震体系 应力 变形

原文传递

串联隔震体系水平刚度的参数研究 被引量：5

5

作者 杜永峰 吴忠铁 范萍萍 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第23期64-68,74,共6页

考虑串联隔震体系中叠层橡胶支座和钢筋混凝土柱相互作用,用弯剪模型进行分析,用直接积分法推导了在压剪作用下串联隔震体系中叠层橡胶支座和钢筋混凝土柱及整体的水平刚度方程,提出了串联隔震体系刚度的简化方程,并与Kelly提出的公式... 考虑串联隔震体系中叠层橡胶支座和钢筋混凝土柱相互作用,用弯剪模型进行分析,用直接积分法推导了在压剪作用下串联隔震体系中叠层橡胶支座和钢筋混凝土柱及整体的水平刚度方程,提出了串联隔震体系刚度的简化方程,并与Kelly提出的公式进行了对比,主要分析了典型参数高度比κ和轴力影响因数σR对于构件自身及整体水平刚度的影响,结果表明随着典型参数的增大水平刚度降低,整体简化方程与整体精确方程的值在一定的范围内误差较小,满足工程实际要求。 展开更多

关键词 串联隔震体系 直接积分法 弯剪模型 水平刚度 典型参数 简化方程

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既有框架结构隔震改造后体系稳定性与动力响应分析 被引量：1

6

作者 吴巧智 包超 +3 位作者 马肖彤 曹纪兴 谭伏波 高宁泉 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期103-111,共9页

针对隔震改造后叠层橡胶隔震支座与地下室下支柱组成的串联隔震体系的地震稳定性问题,采用理论推导与数值模拟方法开展系统研究。将叠层橡胶支座简化为一种具有水平刚度和抗弯刚度的特殊铰支座,RC柱简化为弯曲型竖杆,建立橡胶支座和RC... 针对隔震改造后叠层橡胶隔震支座与地下室下支柱组成的串联隔震体系的地震稳定性问题,采用理论推导与数值模拟方法开展系统研究。将叠层橡胶支座简化为一种具有水平刚度和抗弯刚度的特殊铰支座,RC柱简化为弯曲型竖杆,建立橡胶支座和RC柱串联隔震体系的理论模型,推导地下室下支柱的临界承载力方程;通过实际案例求解出该串联隔震体系的临界承载力具体表达式,并对典型参数的影响进行分析;采用数值模拟方法建立下支柱截面尺寸不同的6种柱顶隔震模型,对下支柱柱顶、隔震支座、下支柱与隔震支座串联后整体位移响应以及上部结构层间位移角响应进行对比分析。结果表明:所推导的临界承载力表达式变化规律与柱顶隔震设计模型数值模拟相一致;下支柱截面增大对上部结构和隔震支座的动力响应影响并不明显,但是可以明显减小下支柱的位移;在既有建筑隔震改造实际工程中,增加下支柱的截面尺寸是保证下部结构的抗震能力高于上部结构既简单且行之有效的方法,但实际工程中截面增量普遍较大且偏于保守,造成了一定的浪费。 展开更多

关键词 下支柱 串联隔震体系 临界承载力 位移响应 层间位移角

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串联隔震体系静力性能有限元分析 被引量：4

7

作者 杜永峰 杨静成 +1 位作者 林治丹 寇巍巍 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2010年第4期26-31,共6页

采用ANSYS对叠层橡胶支座及与悬臂柱构成的串联隔震体系进行模拟分析,介绍了建立模型的过程,给出了参数设置。对叠层橡胶支座基本力学性能模拟,得到在受压时和受压剪时橡胶与钢板的等效应力分布;对悬臂柱不同截面尺寸两种串联体系进行... 采用ANSYS对叠层橡胶支座及与悬臂柱构成的串联隔震体系进行模拟分析,介绍了建立模型的过程,给出了参数设置。对叠层橡胶支座基本力学性能模拟,得到在受压时和受压剪时橡胶与钢板的等效应力分布;对悬臂柱不同截面尺寸两种串联体系进行压剪模拟,得到荷载与位移曲线。通过对比分析叠层橡胶支座基本力学性能结果,得到橡胶支座压缩与剪切最大应力点与破坏机理;通过对串联体系的模拟分析,得出了悬臂柱刚度不同时串联体系水平恢复力的变化情况和造成这种变化的原因。 展开更多

关键词 叠层橡胶支座 串联隔震体系 转角 分析

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不同类型串联隔震体系竖向承载力对比分析 被引量：3

8

作者 杜永峰 韩登 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第S1期249-254,共6页

取叠层橡胶支座隔震结构与地下室柱所组成的串联隔震结构为研究对象,对比独立柱串联隔震和独立柱加柱顶连梁串联隔震体系竖向承载性能。采用ABAQUS非线性有限元软件建立1个独立柱串联隔震体系和3种具有不同梁柱线刚度比的独立柱加连梁... 取叠层橡胶支座隔震结构与地下室柱所组成的串联隔震结构为研究对象,对比独立柱串联隔震和独立柱加柱顶连梁串联隔震体系竖向承载性能。采用ABAQUS非线性有限元软件建立1个独立柱串联隔震体系和3种具有不同梁柱线刚度比的独立柱加连梁的串联隔震体系有限元模型,并在不同初始水平力作用下进行竖向单调加载试验的数值模拟。定量对比分析串联隔震体系竖向承载力-位移曲线随不同水平力初始值、不同梁柱线刚度比的变化规律,分析这两个主要因素对串联隔震体系竖向极限承载力及结构体系破坏形式的影响。结果表明:在地下室柱顶增加连梁,串联隔震体系竖向承载力的极限值与梁柱线刚度比值成正比,而与水平力初始值的大小成反比,但竖向承载力极限值增加的幅度与水平力初始值的大小成正比,但竖向承载力极限值增加的幅度与水平力初始值的大小成正比。 展开更多

关键词 隔震 串联隔震体系 有限单元法 叠层橡胶支座 数值模拟

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考虑初始位移的串联隔震体系竖向承载力有限元分析 被引量：3

9

作者 杜永峰 吴忠铁 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第S2期128-132,共5页

在实际工程中,叠层橡胶支座由于某些原因会产生初始变形,这对结构的安全性产生影响。该文以方形叠层橡胶支座和钢筋混凝土(RC)柱组成的串联隔震体系为研究对象,用有限元软件MARC对有初始位移的串联隔震体系进行偏压的分析。对比4种模型... 在实际工程中,叠层橡胶支座由于某些原因会产生初始变形,这对结构的安全性产生影响。该文以方形叠层橡胶支座和钢筋混凝土(RC)柱组成的串联隔震体系为研究对象,用有限元软件MARC对有初始位移的串联隔震体系进行偏压的分析。对比4种模型3种工况下水平变形和竖向变形,根据变形特点给出4种模型3种工况的竖向极限承载力,分析叠层橡胶支座与RC柱的线刚度比和初始位移对串联隔震体系竖向承载力的影响。 展开更多

关键词 串联隔震体系 初始位移 方形叠层橡胶支座 竖向承载力 线刚度比

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基于试验的串联隔震体系非线性力学性能有限元分析 被引量：3

10

作者 杜永峰 吴忠铁 朱前坤 《土木工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第7期20-29,共10页

为研究由铅芯橡胶支座(LRB)和钢筋混凝土(RC)柱组成的串联隔震体系(SIS)的非线性力学性能,以LRB的试验和SIS的振动台试验为基础,建立8组带LRB的SIS模型。首先用有限元软件MARC对LRB进行分析,LRB的等效刚度和滞回曲线与试验结果基本一致... 为研究由铅芯橡胶支座(LRB)和钢筋混凝土(RC)柱组成的串联隔震体系(SIS)的非线性力学性能,以LRB的试验和SIS的振动台试验为基础,建立8组带LRB的SIS模型。首先用有限元软件MARC对LRB进行分析,LRB的等效刚度和滞回曲线与试验结果基本一致。在此基础上,对8组SIS模型进行Pushover分析和不同幅值的循环荷载分析,研究SIS的力和位移曲线、特征承载力、刚度、阻尼比和破坏特点,分析RC柱的高宽比对SIS的特征承载力、刚度、阻尼比和破坏形式等力学性能的影响,并对比SIS等效刚度的有限元分析结果和试验分析结果,变化趋势基本一致。结果表明,SIS的非线性力学性能受LRB力学性能影响较为明显,而当高宽比大于4时,RC柱对SIS的力学性能随着高宽比的增大影响逐渐增大,建议柱高宽比损伤限值3.5(含3.5)和安全限值5,为结构设计提供参考依据。 展开更多

关键词 串联隔震体系 PUSHOVER分析 铅芯橡胶支座 非线性力学性能 高宽比 破坏

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考虑二阶效应串联隔震体系的塑性变形分析

11

作者 杜永峰 吴忠铁 +1 位作者 杨静成 李慧 《工程抗震与加固改造》 北大核心 2012年第1期47-52,共6页

随着基础隔震技术研究的不断深入及其在我国汶川大地震中表现出的良好的减震效果,使得隔震技术在我国地震区灾后重建工程和邻近地区的新建工程中大面积开展应用。然而,实际的工程中,有关隔震结构体系仍有不少特殊的力学问题有待解决,特... 随着基础隔震技术研究的不断深入及其在我国汶川大地震中表现出的良好的减震效果,使得隔震技术在我国地震区灾后重建工程和邻近地区的新建工程中大面积开展应用。然而,实际的工程中,有关隔震结构体系仍有不少特殊的力学问题有待解决,特别是橡胶隔震支座与地下室悬臂柱组成的串联体系的塑性变形和稳定性问题,一直是工程界关注的焦点。针对这一问题,本文对不同轴力作用下串联体系塑性变形能力问题进行了研究。在考虑弯剪二阶效应下对串联隔震体系变形特性进行了理论推导,同时应用有限元分析软件ANSYS对给定的串联隔震体系在8种荷载工况下进行了模拟分析。结果表明,弯剪二阶效应对于串联隔震体系的内力影响是明显的,随着轴力的增加,串联隔震体系塑性变形能力下降。 展开更多

关键词 基础隔震 串联隔震体系 二阶效应 塑性变形

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基于试验的串联隔震体系加固方法分析

12

作者 吴忠铁 范萍萍 +2 位作者 杜永峰 王晓琴 刘彦辉 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2016年第5期86-90,96,共6页

以串联隔震体系的振动台试验为背景,分析了串联隔震体系模型的破坏现象。根据其破坏的特点,用有限元软件MARC对采用外包钢法加固的串联隔震体系进行了分析,研究了5种加固方案下串联隔震体系及钢筋混凝土柱的荷载和位移关系,探讨了加固... 以串联隔震体系的振动台试验为背景,分析了串联隔震体系模型的破坏现象。根据其破坏的特点,用有限元软件MARC对采用外包钢法加固的串联隔震体系进行了分析,研究了5种加固方案下串联隔震体系及钢筋混凝土柱的荷载和位移关系,探讨了加固长度对钢筋混凝土柱破坏时铅芯橡胶支座变形的影响。研究表明:串联隔震体系试验模型的破坏主要表现为钢筋混凝土柱的混凝土开裂和钢筋的屈服。采用外包钢法加固能明显提高串联隔震体系的抗震能力,随着加固长度的增大,抗震能力逐渐提高。当以铅芯橡胶支座的极限变形和钢筋混凝土柱的屈服为设计目标时,串联隔震体系的加固长度存在最优值,本试验模型的合理加固长度比约为0.2。 展开更多

关键词 串联隔震体系 振动台试验 加固长度 外包钢法 极限变形

原文传递

RC柱对串联隔震体系水平刚度影响研究

13

作者 吴忠铁 杜永峰 李慧 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期79-84,共6页

为了研究RC柱对串联隔震体系水平刚度的影响,文章以串联隔震体系及其构件的水平刚度方程为基础,基于假定提出了串联隔震体系刚度的简化方程;以橡胶支座基本设计荷载和常用参数为依据,主要分析了RC柱的轴压比和高宽比对构件自身及整体水... 为了研究RC柱对串联隔震体系水平刚度的影响,文章以串联隔震体系及其构件的水平刚度方程为基础,基于假定提出了串联隔震体系刚度的简化方程;以橡胶支座基本设计荷载和常用参数为依据,主要分析了RC柱的轴压比和高宽比对构件自身及整体水平刚度的影响;并与三组串联隔震体系的有限元分析数据进行对比,结果表明了公式的正确性和适用性。 展开更多

关键词 串联隔震体系 水平刚度 简化方程 轴压比 高宽比 有限元分析

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串联隔震系统水平刚度及对结构地震响应影响 被引量：6

14

作者 杜永峰 朱前坤 李慧 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期21-24,共4页

针对工程界比较关注的柱串联隔震系统的水平刚度问题,建立了水平刚度计算公式,探讨了压应力对水平刚度及结构地震响应的影响。首先建立了单个叠层橡胶支座的场矩阵;其次根据传递矩阵法建立了柱串联隔震系统的场矩阵,根据所得场矩阵推导... 针对工程界比较关注的柱串联隔震系统的水平刚度问题,建立了水平刚度计算公式,探讨了压应力对水平刚度及结构地震响应的影响。首先建立了单个叠层橡胶支座的场矩阵;其次根据传递矩阵法建立了柱串联隔震系统的场矩阵,根据所得场矩阵推导出串联隔震系统顶部状态变量与任意截面内力和位移之间的关系,进而推导出串联隔震系统的水平刚度计算公式,避免了繁琐的力学推导过程;最后探讨了压应力对水平刚度及结构地震响应的影响。结果表明水平刚度随着压应力的增大而减少,近断层附近建议采用隔震支座直接固定在基础上的隔震方案。 展开更多

关键词 柱串联隔震体系 传递矩阵法 水平刚度 压应力 地震响应

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橡胶支座与柱串联体系的动力特性分析 被引量：2

15

作者 杜永峰 林治丹 李慧 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第17期134-139,共6页

针对工程界比较关注的橡胶隔震支座与柱串联的隔震体系,研究了串联隔震体系横向振动的固有频率,探讨了轴向压力和不同隔震支座等效弯曲刚度对串联隔震系统固有频率的影响。考虑横截面转动和剪切变形以及轴向压力的影响,建立了串联隔震... 针对工程界比较关注的橡胶隔震支座与柱串联的隔震体系,研究了串联隔震体系横向振动的固有频率,探讨了轴向压力和不同隔震支座等效弯曲刚度对串联隔震系统固有频率的影响。考虑横截面转动和剪切变形以及轴向压力的影响,建立了串联隔震系统横向自由振动的数学模型;采用微分求积单元法(DQEM)对所得控制方程和边界条件进行离散处理,避免了繁琐的偏微分方程求解;数值求解固支—自由边界条件下串联隔震体系的横向固有频率,并得到该系统横向固有频率参数随压力变化的曲线。数值结果表明:轴向力的增加将显著降低串联隔震系统的低阶固有频率;在总高度一定的情况下,隔震支座尺寸的增大对串联隔震体系的力学特性也有显著的影响。 展开更多

关键词 橡胶隔震支座—柱串联隔震体系 微分求积法 固有频率 横向振动

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基于传递矩阵法的串联隔震体系稳定性分析

16

作者 朱前坤 杜永峰 李慧 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 北大核心 2012年第2期236-240,共5页

针对串联隔震体系稳定性问题,利用传递矩阵法建立其临界荷载控制方程,并探讨了参数变化对临界荷载的影响.对单个叠层橡胶支座进行力学分析,建立其稳定性分析的场矩阵,进而利用传递矩阵法建立串联隔震体系稳定性分析的场矩阵,推导出临界... 针对串联隔震体系稳定性问题,利用传递矩阵法建立其临界荷载控制方程,并探讨了参数变化对临界荷载的影响.对单个叠层橡胶支座进行力学分析,建立其稳定性分析的场矩阵,进而利用传递矩阵法建立串联隔震体系稳定性分析的场矩阵,推导出临界荷载的控制方程.计算两种不同型号串联隔震体系的临界荷载,重点探讨叠层橡胶支座和地下室悬臂柱参数变化对串联隔震体系稳定性的影响.结果表明,叠层橡胶支座参数对串联隔震体系稳定性影响要比地下室悬臂柱明显,串联隔震体系的临界荷载值可用单个橡胶支座的临界荷载值近似等效. 展开更多

关键词 隔震建筑 柱串联隔震体系 稳定性 临界荷载 控制方程 场矩阵 传递矩阵法 参数变化

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