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《大庆石油学院》 2005年
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混凝土砌体结构模型隔震试验研究与数值分析

李岩  
【摘要】:混凝土空心砌块作为一种新型的墙体材料,具有节土、节能、利废等经济优势,近年来己经越来越广泛的应用于我国的工程建设中,并逐渐向中高层发展。但是目前,对混凝土小型空心砌块结构的抗震性能的研究深度还不够,因此规范对小型空心砌块建筑的层数及高度限制相对较严。但为了满足城市建设向高层发展的要求,必须突破现有“规范”对层数及高度的限制。从国内外的相关研究可看出:应用砌块建造的结构大多在六~七层以下,开间较小,对于这种结构的多、高层建筑都采用 100%的注芯率。但是为了节省土地需要加大高度和层数,同时,为了满足用户对建筑空间的使用要求,往往需要开发与改进灵活大空间建筑结构体系,但抗震性能随之下降。为了提高结构抗震性能,可采用基础隔震措施。大量的实验证明,夹层橡胶垫隔震体系能大大减小上部结构的地震作用,既可保障建筑物的安全耐久,又可使上部结构降低设防烈度,上部的设计可按降低后的烈度来考虑,可以减少部分构造措施,使构件和节点的断面、配筋减少,并可使上部结构的建筑设计限制放宽,满足大开间使用要求。本文正是对八层大开间混凝土砌体隔震模型结构进行地震模拟振动台实验。研究其抗震性能。基于这一目标,本文作了以下几个方面的工作: 1. 确定模型相似关系,按 1/4 比例设计和制作了模型,构造措施按 7 度要求设置,在基础与结构底部安放叠层橡胶垫作为隔震层。 2. 模型结构振动台试验。选用地震波,设计台面输入,并对试验数据进行了分析,得出了放大系数、卓越频率随输入地震动强度的变化规律。通过对比隔震前后的所测层的加速度,验证了夹层橡胶垫的减震效果。 3. 通过建立三维有限元分析模型,运用大型有限元分析软件一 ANSYS 对结构进行弹性数值模拟。对隔震前后砌体结构进行数值分析,得出其动力特性及地震反应,结果与试验结果基本吻合。 4. 建立隔震结构多质点体系计算模型,用 MATLAB 进行时程分析,结果与有限元结果进行比较相差不多,为隔震结构工程简化计算提供依据。 通过上述内容的研究,可以得到如下结论:高层大开间砌体结构可采用隔震装置,采用隔震装置可减少上部结构的地震反应,可使上部结构降低设防烈度,有限元分析结果和 MATLAB 结果与试验结果基本吻合,从而验证了橡胶垫隔震结构的特性和优越性,完善隔震结构的设计方法,推动隔震技术在我国的发展和应用。
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