【正文】 鋼板，以此隔震層為基礎(chǔ)，后來法國(guó)有關(guān)人員修建了朗貝斯學(xué)校、庫(kù)魯阿斯核電站等建筑，再然后法國(guó)有關(guān)人員想到利用彈性支撐與阻尼器的共同工作能增加耗能的原理，成為世界上首次在原有橡膠隔震墊的基礎(chǔ)上增加了滑板去建造南美洲的核電站。1985年在美國(guó)加州建成了第一座采用疊層橡膠墊的隔震大樓圣丁司法中心，隨后隔震建筑在美國(guó)迅速發(fā)展。日本作為世界上地震多發(fā)的國(guó)家，自上個(gè)世紀(jì)80年代開始，日本對(duì)隔震方面的研究就逐漸有了一定進(jìn)展，之后整個(gè)國(guó)家加大對(duì)這方面的投入，花了巨大的人力財(cái)力，使日本在隔震研究方面得到了很大的回報(bào)和取得了重要的研究成果，對(duì)整個(gè)隔震技術(shù)體系形成了一套成熟且相對(duì)比較完善的理論。因此，廣大建筑結(jié)構(gòu)學(xué)者目前正在研究的一個(gè)方向是高層建筑的隔震技術(shù)，該建筑屬于高層建筑且采用了基礎(chǔ)隔震技術(shù)，該基礎(chǔ)隔震體系是由隔震支座和阻尼器協(xié)同工作形成。日本株式會(huì)社、日本隔震協(xié)會(huì)等機(jī)構(gòu)對(duì)隔震裝置的參數(shù)設(shè)置和隔震的布置都做了大量的研究分析及試驗(yàn)，并取得一定的研究成果。并且新西蘭的相關(guān)研究學(xué)者們?cè)?992年根據(jù)多年對(duì)隔震技術(shù)的研究完成了一本專著《工程隔震概率》，這是世界上第一本完整系統(tǒng)的介紹隔震技術(shù)的土木工程領(lǐng)域的專著。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前開展了隔震建筑方面研究的國(guó)家大概有30多個(gè)，而隔震技術(shù)現(xiàn)在也主要是應(yīng)用在各類住宅、辦公樓、裙樓等建筑上，橋梁結(jié)構(gòu)由于荷載的特殊性，也經(jīng)常應(yīng)用隔震技術(shù)；現(xiàn)在出于對(duì)一些核電設(shè)備等工業(yè)建筑設(shè)施的保護(hù)，隔震技術(shù)逐漸開始運(yùn)用到此類工業(yè)建筑行業(yè)當(dāng)中。現(xiàn)在有美國(guó)、中國(guó)、日本等國(guó)家為規(guī)范隔震建筑技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，專門出臺(tái)了相應(yīng)的隔震規(guī)范。前前后后經(jīng)過李立、周福霖、周錫元、唐家祥等一批學(xué)者一系列廣泛、深入的研究之后，逐漸形成和建立了橡膠隔震支座和隔震結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用基礎(chǔ)理論，我國(guó)的隔震技術(shù)取得了引人注目的成果，并使這方面的研究成果成功應(yīng)用在我國(guó)的一些建筑結(jié)構(gòu)中。隔震技術(shù)的本質(zhì)決定了它的隔震機(jī)理，隔震技術(shù)本質(zhì)就是采取措施延長(zhǎng)建構(gòu)筑物的基本周期，使變形集中在隔震層，減少了上部結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，通過隔震層的阻尼耗散地震能量，減少地震力向上傳遞，從而減輕上部結(jié)構(gòu)的地震破壞作用。隨著抗震設(shè)計(jì)的不斷向前發(fā)展，新的抗震方法逐漸被有關(guān)學(xué)者和工程設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)和加以應(yīng)用，這些新的抗震方法就是結(jié)構(gòu)控制技術(shù)，常見分類有：（1）被動(dòng)控制被動(dòng)控制是一種直接消耗地震能量的方法，如常見的被動(dòng)控制方法有基礎(chǔ)隔震、設(shè)置阻尼器等，由于被動(dòng)控制方法不需要輸入外界的一種主動(dòng)能量，是一種無源控制技術(shù)，且被動(dòng)控制方法具有易于設(shè)計(jì)和安裝的特點(diǎn)，因而，此類方法更容易且比較廣泛應(yīng)用在實(shí)際的工程中。M2F(t)F(t)w(t)M1F(t)K1C1K2圖11 調(diào)諧質(zhì)量阻尼器示意圖圖12調(diào)諧液體阻尼器示意圖（2）主動(dòng)控制主動(dòng)控制屬于一種有源控制技術(shù)，主要是通過主動(dòng)可變系統(tǒng)、材料的智能自控等措施來減小或是消除外部的動(dòng)力響應(yīng)，主動(dòng)控制是通過外部輸入的能量來控制主體在地震時(shí)改變結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，這是它與其它控制的最大不同之處，所以主動(dòng)控制能控制已經(jīng)施加在結(jié)構(gòu)上的力，并且可以主動(dòng)控制結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的動(dòng)力特性，通過這種控制技術(shù)就可以人為的主動(dòng)的減小地震作用對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響，控制效果也會(huì)很理想?？梢粤己玫?、方便的對(duì)結(jié)構(gòu)的地震加以控制，也正是由于混合控制體系具有更安全、更經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，所以實(shí)際工程中應(yīng)用廣泛。（4）智能控制智能控制（瞿偉廉等研究）是一種新型的減小動(dòng)力響應(yīng)的控制系統(tǒng)，現(xiàn)在在土木工程結(jié)構(gòu)控制研究領(lǐng)域里，智能控制已成為一種新的研究熱點(diǎn)。在對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震反應(yīng)分析時(shí)，考慮到隔震支座特性比較復(fù)雜，一般我們會(huì)采用簡(jiǎn)化的恢復(fù)力模型來代替，且該力學(xué)模型還應(yīng)適應(yīng)結(jié)構(gòu)分析的要求，并要滿足一定的精度，所以我們想要得到比較準(zhǔn)確的隔震分析結(jié)果時(shí)，我們就要知道影響建筑結(jié)構(gòu)隔震反應(yīng)分析結(jié)果的重要因素就是如何去確定隔震支座恢復(fù)力模型。所以，我們有必要對(duì)這類常用的橡膠支座恢復(fù)力模型做進(jìn)一步的探討。橡膠隔震支座的力學(xué)模型參數(shù)主要包括：等效粘滯阻尼比、等效剛度。圖21 等效線性模型橡膠隔震支座的線性水平恢復(fù)力和位移關(guān)系如下式（21）所示，由彈性恢復(fù)力及粘滯阻尼力兩部分組成。所以線性恢復(fù)力模型通常應(yīng)用于估計(jì)初步的隔震。圖22 等效雙線性模型在彈性階段： 當(dāng) （22）在屈服階段： 當(dāng) （23）式中：—水平恢復(fù)力—屈服后與屈服前的剪切剛度比值， ,— 模型屈服后的剛度，屈服前的剛度,—支座位移，屈服后位移等效雙線性模型具有比較理想的滯回阻尼特性，也具有橡膠隔震支座的特點(diǎn)，但是它并沒有將橡膠支座的屈服荷載和剛度受應(yīng)變影響的變化情況考慮在內(nèi)，尤其是支座剛度在大應(yīng)變的情況下易出現(xiàn)的非線性硬化現(xiàn)象，等效線性模型未曾考慮。但是，試驗(yàn)證明：該模型可以比較理想的模擬鉛芯及橡膠支座的力學(xué)性能。（3）修正的雙線性模型經(jīng)過修正的雙線性模型計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖23 。圖23修正的雙線性模型。 (24) (25) (26)。 （27)式中：，—屈服剛度、卸載剛度、支座鉛芯屈服強(qiáng)度，—屈服荷載，支座剪應(yīng)變達(dá)到50%時(shí)的屈服荷載，—支座試驗(yàn)測(cè)定的常數(shù)，—鉛芯引起的強(qiáng)化系數(shù)、橡膠剪切模量、支座剪切模量—支座頂面和底面的相對(duì)位移—支座橡膠層總厚度—支座鉛芯橫截面面積—支座的橫截面面積修正的雙線性模型對(duì)于支座屈服荷載和剛度與剪切應(yīng)變的相關(guān)性做了一定的考慮，仍與支座的具體實(shí)測(cè)常數(shù)有比較大的關(guān)系，也僅是粗略地按大于50%來劃分大變形時(shí)的剪切應(yīng)變，且由于支座生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝等因素的不同，所以得到的有關(guān)剪應(yīng)變相關(guān)性修正公式會(huì)有不同的結(jié)果，因此修正的雙線性模型很難適應(yīng)于現(xiàn)在的隔震設(shè)計(jì)。為了計(jì)算方便，我們一般把上部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化成單質(zhì)點(diǎn)。1．單質(zhì)點(diǎn)隔震體系數(shù)值分析對(duì)于中、低層建構(gòu)筑物，采用橡膠支座隔震時(shí)，上部結(jié)構(gòu)的層間剛度遠(yuǎn)大于隔震裝置的剛度，所以上部結(jié)構(gòu)在水平地震作用下，層間水平位移比較小，此時(shí)的結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生水平平動(dòng)（如圖24a ）。（a）（b）圖24 單質(zhì)點(diǎn)隔震體系數(shù)值模型其中：,—分別是上部結(jié)構(gòu)的位移、速度、加速度的反應(yīng),—分別為地面水平地震的位移、速度和加速度—上部結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量—上部結(jié)構(gòu)與隔震層的相對(duì)位移—隔震支座的等效阻尼—支座的水平剛度（1）隔震體系的加速度反應(yīng)圖24所示的單質(zhì)點(diǎn)隔震體系動(dòng)力分析模型的微分方程如下式28所示： (28)將上式兩邊除以,假定結(jié)構(gòu)的固有頻率為,阻尼比,則。將它們代入公式29得: (210)隔震結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)減衰比：定義為隔震結(jié)構(gòu)的加速度反應(yīng)與隔震體系地面加速度之比，則: (211)由公式210和公式211，就可以得出: (212)即結(jié)構(gòu)的阻尼比，如果己知，且加速度反應(yīng)比也己知，阻尼就可以求得。當(dāng)隔震建筑上部為高柔的多、高層建筑時(shí)，此類結(jié)構(gòu)的層間剛度較小，為比較真實(shí)的模擬隔震結(jié)構(gòu)在地震作用下的受力，我們要將此類結(jié)構(gòu)按多質(zhì)點(diǎn)隔震體系進(jìn)行分析。數(shù)值分析模型圖26所示。因此，較容易確定各層的動(dòng)力特性計(jì)算且方便計(jì)算，減小工作量。然后，若想進(jìn)一步求解可選用增量形式的差分方程，積分遞推公式或者其他數(shù)值方法?；A(chǔ)隔震技術(shù)在新西蘭、美國(guó)和日本等國(guó)家的應(yīng)用比較廣泛且比較成熟，對(duì)各種層數(shù)和各種形式的建筑結(jié)構(gòu)更加比較適用。（2）設(shè)置隔震層可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作量，易于施工實(shí)踐。（3）隔震支座的經(jīng)濟(jì)效益好，使建筑除了有良好的隔震效果外經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)也可控。所謂的層間隔震結(jié)構(gòu)就是隔震層設(shè)置在非基礎(chǔ)部位的其他位置，它的出現(xiàn)是因?yàn)樾柽m應(yīng)于現(xiàn)在的建筑抗震要求，所以隔震層會(huì)隨著要求設(shè)置在不同的樓層，它的出現(xiàn)也確實(shí)能解決一些工程設(shè)計(jì)中的難題。TMD控制系統(tǒng)由質(zhì)量塊、彈簧減震器兩部分組成，這種控制系統(tǒng)儀表安裝在頂層，使的其固有頻率調(diào)整到與結(jié)構(gòu)相同，在地震作用時(shí)，通過TMD系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)發(fā)生共振，從而減小了結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。[13]圖27 TMD系統(tǒng)示意圖在實(shí)際的工程中，采用TMD控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要注意以下指標(biāo):阻尼比、頻率比和質(zhì)量比。有很多的學(xué)者對(duì)TMD系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的理論研究并做了大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，得到了很多有用的數(shù)據(jù)。隔震裝置在結(jié)構(gòu)的地震作用下起著非常關(guān)鍵的作用， 我們常見的隔震裝置可以簡(jiǎn)化為三個(gè)組成部分:彈簧、滾珠、還有阻尼。滾珠可使結(jié)構(gòu)在水平方向上自由滑動(dòng)，使結(jié)構(gòu)不至于因水平擺動(dòng)而倒塌。通過對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的研究，很多國(guó)家研究開發(fā)了不同的隔震裝置，這些不同的隔震裝置都有著不同的參數(shù)和性能，有的可以單獨(dú)作為隔震裝置使用，有的可以和其他隔震裝置組合使用。己經(jīng)研究出的隔震裝置中運(yùn)用比較廣泛、穩(wěn)定性能好的支座有：普通橡膠支座（RB）、鉛芯橡膠支座（LRB）、摩擦擺支座（FPS）、高阻尼橡膠支座（HDRB）等。由于純鉛材料屈服點(diǎn)很低，而塑性變形能力較強(qiáng)，可使阻尼比達(dá)到百之二十到三十之間。這種隔震支座具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、參數(shù)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，所以在建設(shè)中應(yīng)用的比較多。在軟件模擬中，隔震支座的尺寸、力學(xué)性能等參數(shù)是生產(chǎn)廠家提供，設(shè)計(jì)者需要選取隔震支座的類型和具體型號(hào)，其選取依據(jù)是隔震結(jié)構(gòu)的形式和特點(diǎn)，同時(shí)需要滿足在動(dòng)力中的剛度、變形和耗能等各種要求。在層間隔震結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析仿真模擬時(shí)，合理的隔震支座的型號(hào)最為重要，直接影響其剛度、阻尼比和變形特性等。因此在隔震結(jié)構(gòu)使用隔震支座時(shí)，必須充分地考慮隔震支座的性能，選定最合適的類型和規(guī)格，才能進(jìn)行隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。除此之外，參考參數(shù)還有:屈曲荷載、等效阻尼比、水平剛度、豎向剛度。計(jì)算出橡膠支座的豎向荷載，并且求出有效直徑，有效直徑是根據(jù)壓應(yīng)力的極限值和豎向荷載來確定的。（2）選取，根據(jù)公式得出橡膠層總厚度，選取S1，根據(jù)已知條件求出單層橡膠厚度，運(yùn)用文獻(xiàn)[5]，確定、和。第3章 地震作用下普通窯尾結(jié)構(gòu)的有限元分析本文以中國(guó)某地?cái)M建的4500t/d熟料水泥鋼結(jié)構(gòu)窯尾結(jié)構(gòu)工程為研究對(duì)象，采用SAP2000對(duì)其進(jìn)行建模分析，包括模態(tài)分析、7度及8度多遇地震分析、7度及8度多遇地震和罕遇地震時(shí)程分析。它有如下幾個(gè)特點(diǎn)：以Windows視窗化操作窗口；強(qiáng)大的可視界面；方便的人際交互功能；特殊功能的指定；快速建模及導(dǎo)入導(dǎo)出；運(yùn)用范圍廣、減震等特殊材料屬性的定義等。SAP2000中建立模型的過程主要為三大步：模型的建立、模型的分析、模型的設(shè)計(jì)。窯尾底層為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上部六層為鋼結(jié)構(gòu)。表31 框架結(jié)構(gòu)高度（單位：m）層數(shù)1234567高度111310鋼結(jié)構(gòu)各層的框架梁截面尺寸相同。表32 框架梁的截面（單位：mm）構(gòu)件類型高寬翼緣厚腹板厚框架梁（H型）7002501814各層鋼柱和鋼支撐的截面如表33所示。(3)風(fēng)荷載： ,考慮阻風(fēng)系數(shù)；荷載說明中特別指出：由于水泥生產(chǎn)勢(shì)必造成一定的空氣污染，水泥廠基本建在人煙比較稀少的鄉(xiāng)鎮(zhèn)或者城市郊區(qū)，本項(xiàng)目為B類地貌，即模擬風(fēng)剖面指數(shù)為α=，能夠比較正確的模擬來流條件。試驗(yàn)結(jié)果同樣可用于同類地形條件下的同類結(jié)構(gòu)。根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB500092012），荷載基本組合的設(shè)計(jì)值如下所示：由可變荷載控制時(shí)，應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算： 由永久荷載控制時(shí)，應(yīng)按下式進(jìn)行計(jì)算： 有限元模型的處理普通窯尾結(jié)構(gòu)有限元模型中框架梁柱采用剛接，按梁?jiǎn)卧M；窯尾設(shè)備采用質(zhì)量實(shí)體塊單元模擬，樓板采用可同時(shí)考慮平面內(nèi)、平面外剛度的空間板單元。它的主要原理是將多自由度的多維耦合微分方程，利用正交性等原理簡(jiǎn)化成相對(duì)較為