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《同济大学》 2006年
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采用弹簧橡胶隔离器的框架钢结构的振动响应研究

霍汉斯(Hovhannes Mesropyan)  
【摘要】:几十年来,采用基础隔离技术减小建筑物因地震引起结构破坏方面的研究已取得显著的成功,然而仍有必要深入研究和发展这项技术,使可改进保护建筑结构和内部设施的方法,以便更有效地抵抗地震灾害。 本文旨在研究将橡胶和弹簧组合成一个装置后,对结构可起的隔震效果。研究工作以实际工程为背景,采用了一个比例为1:4的三层钢结构模型,装置弹簧一橡胶(SR)隔离器后在MTS公司生产的振动台上进行了试验,应用电脑控制系统确定了钢模在有无SR隔离器时的动力参数,得到了固有频率,减震比率,振型种类和结构性质,即质量,刚度和减震矩阵等。为了掌握基础隔离系统的功效和地面地震运动的影响,模型在有、无隔离系统情况下,在四种不同强度的地面运动下分别进行了振动台试验和数值分析,它们(模拟的)是El-Centro 1940年地震,美国Spitak1988年地震,上海人工(模拟)地震和日本神户1995年地震。通过研究得到了以下结论: 1.振动台试验和数值分析结果表明,由SR支座提供的对地震(强度)输入量的隔离效果与地震运动的类型有很强的相关性。 2.对基础固定的模型与装有SR隔离器的模型的试验结果进行了比较,对比表明,装有SR隔离系统的模型的响应较基础固定模型的响应有所削弱,由此证实了装有隔离系统的模型能够抵抗高强度地震,并有良好的性能。 3.安装SR隔离系统后,对各种地面运动,(模型)所有层面的最大加速度值都显著降低,但其相对位移在很大程度上依赖于地震激励的种类。试验表明在经受(模拟)1995年神户地震作用时,其响应(较没有隔离器情况下)有所改善;而在经受(模拟)El Centro地震作用时,效果最为理想。 4.经SR隔离后,模型的最大加速度、位移、层间相对移动、基础所受到的剪力以及倾覆弯矩都显著降低,并且由加速度引起的振动振幅和层间相对移动都比不安装SR隔离器时削减得快,但对抵抗上海人工(模拟)地震效果则不明显。 研究表明,这种隔离系统能增加结构的安全性,有助于在经受地震袭击时保证人员的生命安全。
【学位授予单位】:同济大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TU391

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