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新型SMA滚动隔震支座的研究

王珊珊  
【摘要】:目前,以基础隔震的方式取代传统的结构抗震设计方式,来增强建筑抵御地震灾害的能力是结构工程防震减灾领域的研究热点,滚动隔震是基础隔震的一种重要形式,它具有限位复位功能、良好的稳定性以及显著的隔震效果,能有效地降低地震作用,保障人民的生命财产安全。 本文在已有的滚动隔震装置的基础上,结合使用形状记忆合金材料以及碟形弹簧,提出了一种新型滚球隔震装置,进行了理论分析,并用大型通用分析软件ANSYS进行模拟分析,来论证这种装置的可行性,本文完成的主要工作有: 1、阐述了结构隔震体系的基本特征、基础隔震结构设计的基本步骤以及抗震规范中对于隔震结构设计的要求,并介绍了几种现有的滚动基础隔震装置; 2、介绍了形状记忆合金材料的特性、建立了它的本构模型,利用其特性设计出一种新型滚球隔震支座,再结合碟形弹簧,形成新型的SMA碟簧滚球隔震装置,并对其进行了受力分析,建立新的运动微分方程; 3、基于提出的滚球隔震支座,介绍了单质点以及多质点隔震体系的动力分析模型和地震反应方程;给出隔震层刚度和阻尼的确定方法。 4、在ANSYS软件中建立层间剪切模型,在水平方向对三种地震波作用下的隔震与未隔震结构进行了对比分析;在新型滚球隔震支座的基础上,加入碟形弹簧,在EL-Centro波作用下进行竖向隔震分析。 将本文提出的新型滚动隔震支座应用于五层的框架混凝土结构,在ANSYS中进行隔震与未隔震结构的时程分析对比,得出以下结论:隔震结构的自振周期比未隔震结构有较大延长,可避开场地特征周期,降低了结构的地震响应;隔震结构的位移、加速度等都有显著减小,隔震支座起到了明显的减震效果;时程分析时,输入的地震波不同,分析结果也会有较大差异,因此应合理选择地震波。


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