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利用支护桩及柔性柱构造新型隔震结构的研究

马巍  
【摘要】:隔震是地震控制中比较有效的途径,其原理就是隔离地震对建筑结构的作用。隔震体系通常设置在结构底部,使上部结构与基础分离。通过隔震体系隔离地震波向上部结构的输入,延长结构基本周期,降低建筑物地震反应,使结构加速度反应减小,让隔震系统承担地震能,起到减震作用。 隔震系统的工作性能是:在小震、风载作用时,有足够的初始水平刚度;在中大地震作用时,通过隔震系统的滑移吸收地震能量,基础只将有限的地震能量传给上部结构;在特大地震作用时,隔震结构还可以通过阻尼器耗减地震能。因此,隔震系统无论在何种烈度的地震作用下,都能使上部结构处于弹性工作状态;其减震机理明确,减震效果明显,安全可靠。 目前主要采用的隔震方法是摩擦滑移隔震体系和橡胶支座隔震体系,其中以橡胶支座隔震体系为主,其具有良好的隔震效果,也发展比较迅速,但是它也有一定的局限性,如隔震元件的生产制作技术要求高、施工复杂,生产厂家很少,成本较高,影响了推广应用;另外它的耐久性、稳定性还需要进一步的改进和研制。我国人口众多,地域辽阔,是一个多地震的国家,又是经济欠发达国家,因而采用性能优良、造价低廉的基础隔震尤为重要。 本文通过隔震结构的基本原理,考虑用钢柱来构造柔性支撑,减少地震力对上部结构的破坏作用,因为钢材不仅强度高,而且塑性,韧性好,抗震性能优越,同时又有耗能的作用,使支撑能有一定的变形而又不会发生破坏。另外我们发现很多建筑在施工时要做基坑支护桩,而施工结束后这些支护桩就没有作用了,造成一定的浪费。因此考虑利用多根钢柱等柔性支撑代替钢筋混凝土柱或结构墙,同时利用支扩桩做侧向支撑,通过阻尼器控制结构的侧位移在允许的范围内,同时阻尼器自身又具有一定的耗能作用。 本论文的研究目的是进行利用支护桩及柔性柱构造的柔性支撑隔震结构的新型隔震结构的研究,主要是探讨一种有别于叠层橡胶隔震装置的隔震方式,解决叠层橡胶隔震的部分局限性,且施工方便又行有效的隔震方式。 针对以上情况本文做了以下几个方面的工作: 1、分析隔震建筑结构的形式,提出利用支护桩及柔性柱构造的柔性支撑隅震结构的理论基础; 2、针对新型隔震结构体系,建立四层四跨的空间分析模型,采用SAP2000有限元分析软件进行分析,研究了其动力特性,并与普通抗震结构动力特性进行了对比研究,证明新型隔震结构的所具有的优越性; 3、通过输入水平地震波,研究了水平地震作用下新型隔震结构餉响应规律, 同时对比研究普通抗震结构的地震响应规律,证明新型隔震结构能有效的控制地 震响应; 4、提出新型隔震结构的构造措施、设计注意的事项以及还需进一步地研究 工作。


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