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《西安建筑科技大学》 2003年
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基础隔震结构多维及平—扭耦联地震反应分析

王建强  
【摘要】: 近三十年来,由于基础隔震结构在结构试验及实际地震中表现出的优良的耐震性能,引起了国内外学术界和工程界的广泛关注。基础隔震技术已成为一种新的抗震对策,不仅适用于新建房屋设计,而且也为旧房加固和珍贵历史文物的保护开辟了新的途径。基础隔震技术的应用和发展与隔震系统力学性能的研究及基础隔震结构地震反应分析理论和计算方法的研究进程息息相关。然而在目前的研究中,常常采用简化的计算模型和假定,从而忽略许多影响结构实际地震反应的客观因素。为进一步发展和完善基础隔震结构分析理论和计算方法,本文以隔震系统恢复力模型研究及基础隔震结构非线性地震反应分析为基础,对基础隔震结构的多维地震反应及平—扭耦联地震反应开展了以下几方面的研究工作: 根据隔震系统力学性能的特点,在现有研究成果的基础上,对隔震系统恢复力计算模型进行了改进和创新,提出了普通叠层橡胶支座单向及双向耦合粘弹性恢复力计算模型,铅芯叠层橡胶支座单向及双向耦合粘弹塑性微分型恢复力计算模型,摩擦滑动支座单向及双向耦合修正粘塑性微分型恢复力计算模型。通过与试验结果的对比分析,表明各种计算模型简洁、实用。 将隔震装置作为特殊单元,采用空间杆系—层模型作为基础隔震结构动力分析模型,建立其运动方程,采用逐步积分法和迭代法进行时程反应分析,编制了可进行基础隔震结构多维及平—扭耦联地震反应分析的基础隔震结构动力分析程序DABIS。 对铅芯叠层橡胶支座基础隔震结构进行了单向及双向地震反应对比分析,并研究了支座最大位移的确定;对结构进行了平—扭耦联地震反应分析,研究上部结构的偏心距及非耦联周期比、隔震层偏心距等因素对结构的平—扭耦联地震反应的影响,并对结构平—扭耦联地震反应的控制进行了探讨。 对摩擦滑动支座基础隔震结构进行了单向及双向地震反应对比分析,研究了结构平—扭耦联地震反应,分析上部结构的偏心距及非耦联周期比对结构的平—扭耦联地震反应的影响,探讨了对结构平—扭耦联地震反应的控制。 西安建筑科技大学博士学位论文 对组合基础隔震结构进行了单向及双向地震反应对比分析,研究了结构平一扭祸联地震反 应,探讨了对结构平一扭祸联地震反应的控制。 采用能量方法,建立基础隔震结构能量反应方程,对基础隔震结构地震反应进行能量分析, 研究地震动的频谱特性、幅值、持时、上部结构自振周期及隔震系统动力性能等因素对结构总 输入能量的影响;并对基础隔震结构进行耗能分析,研究结构总输入能量在结构中的分配,为 基础隔震结构能量设计提供依据。 综上所述,通过对隔震系统恢复力模型及基础隔震结构非线性地震反应分析的研究,编制 了可用于工程实际计算的基础隔震结构动力分析程序,对基础隔震结构多维地震反应及平一扭 祸联地震反应进行了较为详尽的分析,完善和发展了基础隔震结构分析理论和计算方法。
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