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采用隔震装置的框架结构抗震性能分析

孙佳伟  
【摘要】: 建筑物隔震通常是在结构的底部或上部楼层层间设置隔震装置的一种隔震技术。建筑隔震结构体系是区别于传统抗震结构体系的一种被动控制体系,通过隔震层的隔震支座来吸收和消耗输入的地震能量,以减小结构的地震反应。随着隔震技术的不断发展和完善,其为工程防震减灾领域的发展带来了新的思路和方法。隔震技术分为基础隔震和层间隔震两种,人们对基础隔震技术的研究不断深入和发展,已形成一套完整的理论并在实际的工程中得到了广泛的应用,而随之产生的层间隔震技术尚处于不断的发展和完善之中,对层间隔震的机理及其与基础隔震减震效果的异同尚不明确。本文着眼于此,对基础隔震和层间隔震的减震效果通过理论推导和工程数值模拟分析,与传统抗震结构相比较,对比研究了二者在框架结构中的隔震性能及异同。 本文首先阐述了隔震支座的力学性能及基础隔震和层间隔震力学模型和动力平衡方程的建立,并推导了隔震系统的动力平衡方程的求解,进而利用大型结构有限元分析软件SAP2000对采用基础隔震以及隔震层置于三层和八层柱顶的层间隔震框架结构在7度罕遇EL—Centro波、唐山波、南京波下进行了动力时程分析,对计算结果与传统的抗震框架结构进行对比分析,以评断隔震结构的减震效果及相互之间的减震规律,同时,分析了隔震结构参数变化对结构动力反应的影响,为合理选取隔震参数和隔震结构设计优化提供参考,并分析推导了隔震结构的高宽比限值。 研究结果表明,基础隔震和层间隔震均具有非常明显的减震效果,隔震层位置的高低对层间隔震的减震效果和减震机理有较大的影响,同时,层间隔震结构的上部结构和下部结构的楼层加速度与楼层位移及剪力有不同的变化趋势。隔震层位置较高时,隔震机理类似于TMD系统隔震,较低时类似于基础隔震,且隔震参数的不同会对结构的动力反应产生一定的影响。


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