第1章 绪论

1.1 引言

1.2 结构振动控制分类

1.2.1 被动减震控制

1.2.2 主动与智能控制

1.2.3 半主动控制和混合控制

1.3 基础隔震的研究进展

1.4 三维隔震的研究进展

1.5 隔震结构抗倾覆的研究进展

1.6 隔震结构基于性能的研究进展

第2章 三维隔震抗倾覆装置性能试验

2.1 引言

2.2 三维隔震抗倾覆装置设计制作

2.3 三维隔震抗倾覆装置水平向力学性能试验

2.3.1 普通无铅芯橡胶支座性能试验

2.3.2 铅芯橡胶支座性能试验

2.3.3 三维装置整体水平性能试验

2.4 三维隔震抗倾覆装置竖向力学性能试验

2.4.1 普通橡胶支座竖向性能试验

2.4.2 叠层厚橡胶支座竖向性能试验

2.4.3 弹簧支座竖向性能试验

2.4.4 三维装置整体竖向性能试验

2.5 本章小结

第3章 三维隔震抗倾覆装置设计与数值模拟

3.1 引言

3.2 水平隔震子装置的设计

3.2.1 竖向刚度

3.2.2 水平刚度

3.2.3 屈曲荷载

3.2.4 钢丝绳的设计

3.3 竖向隔震子装置的设计

3.3.1 碟形弹簧支座

3.3.2 环形弹簧支座

3.3.3 厚橡胶层橡胶支座

3.4 水平隔震子装置的数值模拟

3.4.1 橡胶的数值模拟

3.4.2 叠层钢板的数值模拟

3.4.3 钢丝绳的数值模拟

3.4.4 水平隔震子装置整体的数值模拟

3.5 竖向隔震子装置的数值模拟

3.5.1 单片碟形弹簧的模拟

3.5.2 碟形弹簧组和外导套的数值模拟

3.6 三维隔震支座整体的数值模拟

3.7 本章小结

第4章 三维隔震抗倾覆系统振动台试验

4.1 引言

4.2 模型结构及其相似关系

4.3 振动台试验方案

4.4 单向地震动输入地震反应分析

4.4.1 加速度反应

4.4.2 基底剪力反应

4.4.3 位移反应

4.5 双向地震动输入地震反应分析

4.5.1 加速度反应

4.5.2 基底剪力反应

4.5.3 位移反应

4.6 三向地震动输入地震反应分析

4.6.1 加速度反应

4.6.2 基底剪力反应

4.6.3 位移反应

4.7 本章小结

第5章 考虑三维隔震的大高宽比结构动力响应分析

5.1 引言

5.2 数值计算方法

5.3 模型概况

5.4 相同高宽比下不同结构地震反应对比

5.5 三维隔震结构地震响应随高宽比变化

5.6 本章小结

第6章 三维隔震结构性能指标及设计流程

6.1 引言

6.2 隔震结构性能水准和设防目标

6.3 三维隔震结构性能参数的选择及量化

6.3.1 加速度指标

6.3.2 倾角指标

6.4 隔震结构基于性能设计的条件及优点

6.5 高层三维隔震结构基于性能设计的流程

6.5.1 隔震结构的性能目标

6.5.2 上部结构的概念设计

6.5.3 隔震层的设计

6.5.4 隔震结构性能评估

6.6 本章小结

第7章 基于性能的高层三维隔震结构设计分析

7.1 引言

7.2 结构模型及参数

7.2.1 结构模型

7.2.2 三维隔震支座的参数

7.3 高层三维隔震结构性能分析

7.3.1 地震动的选取

7.3.2 结构水平加速度性能分析

7.3.3 三维隔震支座压应力验算

7.3.4 三维隔震支座水平位移验算

7.3.5 不同竖向隔震刚度的隔震结构性能分析

7.4 本章小结

参考文献 2100433B

本书总结了作者从事科研工作十余年来在高层建筑结构三维隔震和抗倾覆方向的研究成果。在理论上，主要介绍了振动控制的分类、三维隔震抗倾覆装置的设计，并采用了有限元数值模拟分析，力学性能试验、振动台试验等进行验证，同事介绍了大高宽比结构的实际动力响应。

气垫隔振器又称气体弹簧隔振器，是一种高效隔振器，由橡胶制作充气而成，振动频率很低，隔振效果比钢弹簧更好 。一般由橡胶制件充气而成，振动的频率特别低时，它的隔振效果比钢弹簧更佳。固有频率可低至0.1～5赫。它在共振时阻尼高，而在高频时则阻尼小。缺点是：价格昂贵，负载有限，并须经常检查。气垫隔振器分单向作用和双向作用两种。

橡胶垫隔震技术是一种安全有效的结构振动控制技术，但该技术应用于大高宽比三维隔震结构时，如何解决结构的倾覆问题至关重要。本项目将对考虑三维隔震的大高宽比结构的抗倾覆机理进行研究。在分析大高宽比三维隔震结构倾覆机制的基础上，首先基于申请者前期研究改进一种三维隔震抗倾覆装置，该装置既能同时实现水平和竖向隔震功能，又具有抗倾覆能力。并进行装置的力学性能试验，分析影响装置水平、竖向承载力和刚度的参数，研究其力学行为，进而建立装置的力学模型。其次建立应用该类装置的大高宽比三维隔震结构的初始计算模型，进行数值分析研究高宽比限值和三维隔震以及抗倾覆各特征参数之间的关系，研究最不利荷载作用下以及单维和多维激励下，高宽比逐步增大时，结构的动力响应特性。随后设计一大高宽比模型结构，进行振动台试验，对比试验和数值分析结果，并最终修正结构的初始计算模型。本项研究将丰富建筑隔震的方法和内容，提高隔震结构的安全性。

隔振垫有软木、毛毡、橡胶垫和玻璃纤维板等，优点是：价格低廉，安装方便，并可裁成所需大小和重叠起来使用，以获得不同程度的隔振效果。

①软木：用作隔振材料的历史最为悠久，通常在承受压力时，静态压缩量达到30%，也不会横向凸出。常用总厚度为5～15厘米，承受负载为每平方厘米0.5～2.0公斤，阻尼比约0.06。软木对腐蚀和溶剂的抵抗力强，对温度变化不甚灵敏。在室温下，使用寿命可达几十年之久。软木由于低频隔振较差，通常适用于扰动频率大于20～30赫的隔振。中国制造的经过碳化的保温软木，其固有频率约11～33赫。

②橡胶垫：特性和橡胶隔振器相似，但由于橡胶在受压时的容积压缩量极小，仅在能横向凸出时才能压缩，故通常做成异形板以容许横凸出和受挠曲，以增加静态压缩量。海绵橡胶垫的静态压缩量较大，但负载能力较小。

③玻璃纤维板：有各种密度和纤维直径的品种。这种隔振材料的劲度通常是随着密度、纤维直径和静态压缩量的增加而递增。中国采用保温用的酚醛树脂玻璃纤维板, 在未加负载时总厚度约 5～15厘米，常用负载为0.1～0.2千克力/厘米²，阻尼比0.04～0.07，固有频率5～10赫。玻璃纤维板对工业溶剂的抵抗力强，但会吸收潮气等。这种隔振材料由于承载面积较大和静态压缩量大，通常用混凝土机座，在施工和使用时要防止水、砂浆等渗入。它主要用于播音室、录音室、声学实验室和设备的隔振以及一些机器的隔振。

④毛毡：在厚度大，柔软和不致受到过度静负载时，其隔振效果最好。由于阻尼系数较高，在共振时只放大四倍，加之阻抗大，且与大多数工程材料不匹配，故对减少声频范围内的振动传递特别有效。通常采用的厚度为10～25毫米，当承受0.2～7千克力/厘米²压力时，其固有频率约20～40赫，系由毛毡厚度而不是由其面积和静负载决定。

⑤金属橡胶隔振垫：以金属丝为原材料，不含有任何普通橡胶，但却具有橡胶一样的弹性和多孔性，特别适合于解决高低温、大温差、高压、高真空、强辐射、剧烈振动及腐蚀等环境下的阻尼减振、过滤、密封、节流及吸音降噪等疑难问题，可以根据不同工况需要制备出各种结构形状。而且具有储存和使用寿命长，没有老化现象等特点，是航空航天、国防武器装备及民品特殊工况下普通橡胶的最佳替代品。

金属橡胶隔振垫的优点：

1、以金属丝为原材料，不含有任何普通橡胶，但却具有橡胶一样的弹性和多孔性。

2、耐高低温、大温差、高真空、强辐射及腐蚀环境。

3、承载能力高，耐疲劳，无老化现象，使用寿命和储存时间长。

4、可满足阻尼、减振、密封、过滤、节流及吸声降噪等需求，是特殊工矿下普通橡胶产品和其它多孔材料制品的最佳替代品。

5、其性能指标具有可设计性，改变不同的工艺参数和方法，可以制备出具有不同结构尺寸和性能特点的金属橡胶产品。

6、适用于航空航天、弹船星舰、国防武器装备、石油化工及汽车工业等各种领域，具有军民两用的鲜明特征 。