一种控制基础隔震结构扭转的方法技术

本发明专利技术提出了一种控制基础隔震结构扭转的方法，选用位移比、扭平分量比及扭转剪力比三个指标作为扭转效应指标，通过获取并调整所述扭转效应指标量值使其符合限定值实现对复杂不规则体系基础隔震结构扭转的控制，具体包括建立待隔震不规则体系的三维有限元模型、结合隔震层刚心与质心偏移距离限值确定隔震支座参数、建立隔震结构模型并提取扭转效应指标量值、判断扭转效应指标量值是否满足限值要求并根据超限情况采取相应技术路线，最终保证扭转效应指标量值均满足要求。本发明专利技术针对复杂不规则隔震结构，定量给出了有效的扭转效应指标及其具体实施方法，为隔震技术用于该类结构的控制扭转提供了量化标准及具体操作规范，具有较大的应用推广价值。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提出了，选用位移比、扭平分量比及扭转剪力比三个指标作为扭转效应指标，通过获取并调整所述扭转效应指标量值使其符合限定值实现对复杂不规则体系基础隔震结构扭转的控制，具体包括建立待隔震不规则体系的三维有限元模型、结合隔震层刚心与质心偏移距离限值确定隔震支座参数、建立隔震结构模型并提取扭转效应指标量值、判断扭转效应指标量值是否满足限值要求并根据超限情况采取相应技术路线，最终保证扭转效应指标量值均满足要求。本专利技术针对复杂不规则隔震结构，定量给出了有效的扭转效应指标及其具体实施方法，为隔震技术用于该类结构的控制扭转提供了量化标准及具体操作规范，具有较大的应用推广价值。【专利说明】
本专利技术属于结构工程
，具体涉及。
技术介绍
随着经济发展与技术进步，社会对建筑艺术的要求愈来愈高，出现了大量不规则结构体系。不规则结构的质量中心与刚度中心不重合，地震作用下此类结构会产生与平动反应耦联的扭转效应，研究结果与历次震害表明，结构的扭转响应会加速结构的破坏，甚至会成为造成结构破坏的主要因素。传统技术中，为了减小结构的扭转效应常规的做法是在刚度薄弱部位增设剪力墙或斜撑构件，增加结构刚度的同时增大了结构吸收的地震作用，放大了整体结构抗震安全控制难度与经济成本。国内外大量的理论分析与模拟试验表明，基础隔震技术在有效减小结构水平地震作用的同时，可有效降低主体结构尤其是不规则结构的楼层扭转位移、扭转加速度等，但目前该技术由于缺少一组有效的扭转效应指标及一套行之有效的实现方法，造成基础隔震技术在复杂不规则体系的扭转效应控制的应用推广极其缓慢。【专利
技术实现思路
】本专利技术提出了，目的在于解决目前基础隔震技术由于缺少一组有效的扭转效应指标及一套行之有效的实现方法、在复杂不规则体系的扭转效应控制的应用推广极其缓慢的问题；同时也解决传统技术中在刚度薄弱部位增设剪力墙或斜撑构件、增加结构刚度的同时增大了结构吸收的地震作用、放大了整体结构抗震安全控制难度与经济成本的问题。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案是: ，其特征在于:具体包括如下步骤: 步骤一、建立待隔震的不规则体系的三维有限元模型:不规则体系的主体建筑施工完成后，利用SAP2000软件建立待隔震的不规则体系的三维有限元模型； 步骤二、进行弹性地震响应分析:结合场地特性及结构特性确定震动输入参数，进行弹性地震响应分析，获得结构响应； 步骤三、确定隔震支座参数:结合隔震层的水平刚度中心与质量中心偏移距离的合理限值，同时考虑实际产品的型号，确定隔震支座参数； 步骤四、确定隔震支座的型号及数量:根据确定的隔震支座参数，确定隔震支座的型号及数量； 步骤五、进行隔震支座的布置安装:依据确定的隔震支座的型号及数量，根据整体不规则体系的建筑格局，进行隔震支座的布置，布置过程中通过对铅芯橡胶支座参数及布置方案的调整实现隔震层刚度中心的微调。步骤六、建立隔震结构模型:针对待分析的不规则体系结构，用SAP2000软件建立其带有隔震支座单元的隔震有限元模型； 步骤七、获取扭转效应指标的量值:对带有隔震支座单元的隔震有限元模型进行动力时程分析，提取得到不规则体系的扭转效应指标量值； 步骤八、将获取的扭转效应指标量值与相应限定值进行大小比较； 步骤九、根据扭转效应指标量值的超限情况确定调整方案，对不规则体系的隔震支座进行控制，直至扭转效应指标量值小于限定值，则隔震后结构规则性满足要求，实现基础隔震结构的控制扭转。所述步骤七中，扭转效应指标包括振型扭平分量比、结构楼层位移比及楼层扭转剪力比；所述振型扭平分量比为隔震结构平动振型中绕结构扭转分量与结构平动分量的比值；所述结构楼层位移比是指按照楼盖实际刚度考虑的楼层周边位移与平均位移的比值；所述楼层扭转剪力比为隔震结构在单向水平地震下，垂直于地震输入方向的楼层剪力大小与地震输入方向上的楼层剪力大小的比值。所述步骤八中，振型扭平分量比的限定值为0.15，结构楼层位移比的限定值为1.2，楼层扭转剪力比的限定值为0.3，三个扭转效应指标量值小于各限定值的大小则为复合要求，根据实际测得的扭转效应指标量值满足要求的情况，将所述扭转效应指标量值超限包括一项不满足、两项及两项以上不满足、三项均满足共三种情况。所述步骤三中确定隔震支座的参数时，按照公式(I)对隔震支座的型号进行初选，按照公式(2)确定隔震支座的水平刚度；【权利要求】1.，其特征在于:具体包括如下步骤: 步骤一、建立待隔震的不规则体系的三维有限元模型:利用SAP2000软件建立待隔震结构不规则体系的三维有限元模型； 步骤二、进行弹性地震响应分析:结合场地特性及结构特性确定震动输入参数，进行弹性地震响应分析，获得结构响应； 步骤三、确定隔震支座参数:结合结构对隔震支座的竖向承载力需求及隔震层的水平刚度中心与质量中心偏移距离的合理限值，同时考虑实际产品的型号，确定隔震支座参数； 步骤四、确定隔震支座的型号及数量:根据确定的隔震支座参数，确定隔震支座的型号及数量； 步骤五、进行隔震支座的布置安装:依据确定的隔震支座的型号及数量，根据整体不规则体系的建筑格局，进行隔震支座的布置，布置过程中通过对铅芯橡胶支座参数及布置方案的调整实现隔震层刚度中心的微调； 步骤六、建立隔震结构模型:针对待分析的不规则体系结构，用SAP2000软件建立其带有隔震支座单元的隔震有限元模型； 步骤七、获取扭转效应指标的量值:对带有隔震支座单元的隔震有限元模型进行动力时程分析，提取得到不规则体系的扭转效应指标量值； 步骤八、将获取的扭转效应指标量值与相应限定值进行大小比较； 步骤九、根据扭转效应指标量值的超限情况确定调整方案，对不规则体系的隔震支座进行调整，直至扭转效应指标量值小于限定值，则隔震后结构规则性满足要求，实现基础隔震结构的控制扭转。2.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述步骤七中，扭转效应指标包括振型扭平分量比、结构楼层位移比及楼层扭转剪力比；所述振型扭平分量比为隔震结构平动振型中绕结构扭转分量与结构平动分量的比值；所述结构楼层位移比是指按照楼盖实际刚度考虑的楼层周边位移与平均位移的比值；所述楼层扭转剪力比为隔震结构在单向水平地震下，垂直于地震输入方向的楼层剪力大小与地震输入方向上的楼层剪力大小的比值。3.根据权利要求1~4任意一项所述的，其特征在于:所述步骤八中，振型扭平分量比的限定值为0.15，结构楼层位移比的限定值为1.2，楼层扭转剪力比的限定值为0.3，三个扭转效应指标量值小于各限定值的大小则为复合要求，根据实际测得的扭转效应指标量值满足要求的情况，将所述扭转效应指标量值超限包括一项不满足、两项及两项以上不满足、三项均满足共三种情况。4.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述步骤三中确定隔震支座的参数时，按照公式(I)对隔震支座的型号进行初选，按照公式(2)确定隔震支座的水平刚度； 5.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述步骤四中，隔震层的水平刚度中心与质量中心的偏移距离，不应大于结构尺寸在偏心方向上的投影尺寸的2%。6.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述步骤六中建立隔震模型时，铅芯橡胶隔震支座模拟铅芯隔震橡胶垫力学性能，普通叠层橡胶支座则采用弹簧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制基础隔震结构扭转的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤一、建立待隔震的不规则体系的三维有限元模型：利用SAP2000软件建立待隔震结构不规则体系的三维有限元模型；步骤二、进行弹性地震响应分析：结合场地特性及结构特性确定震动输入参数，进行弹性地震响应分析，获得结构响应；步骤三、确定隔震支座参数：结合结构对隔震支座的竖向承载力需求及隔震层的水平刚度中心与质量中心偏移距离的合理限值，同时考虑实际产品的型号，确定隔震支座参数；步骤四、确定隔震支座的型号及数量：根据确定的隔震支座参数，确定隔震支座的型号及数量；步骤五、进行隔震支座的布置安装：依据确定的隔震支座的型号及数量，根据整体不规则体系的建筑格局，进行隔震支座的布置，布置过程中通过对铅芯橡胶支座参数及布置方案的调整实现隔震层刚度中心的微调；步骤六、建立隔震结构模型：针对待分析的不规则体系结构，用SAP2000软件建立其带有隔震支座单元的隔震有限元模型；步骤七、获取扭转效应指标的量值：对带有隔震支座单元的隔震有限元模型进行动力时程分析，提取得到不规则体系的扭转效应指标量值；步骤八、将获取的扭转效应指标量值与相应限定值进行大小比较； 步骤九、根据扭转效应指标量值的超限情况确定调整方案，对不规则体系的隔震支座进行调整，直至扭转效应指标量值小于限定值，则隔震后结构规则性满足要求，实现基础隔震结构的控制扭转。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王明珠，管志忠，葛家琪，付仰强，刘鑫刚，马伯涛，王树，张玲，张曼生，
申请(专利权)人：中国航空规划建设发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11