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基础隔震框架结构的抗震性能研究

杨一振  
【摘要】:基础隔震是建筑结构减震控制领域单一种非常有效地方法,它是通过隔震装置来延长结构的基本周期,阻碍地震作用向上部结构的传递,以期减小上部结构的地震反应。随着隔震技术的不断发展和完善,已在工程防灾减震领域的发展带来了中新的思路和方法。目前,国内外随着人们对基础隔震技术的研究的不断深入,已经形成了一套完整的理论,并在日本及欧美发达国家的实际工程中得到了广泛的应用。本文通过对相同框架结构的抗震结构和基础隔震结构模型的分析研究表明,基础隔震结构隔震装置参数的变化及场地条件的不同对隔震结构在地震作用下的动力特性及动力反应会产生重要的影响,采用隔震技术后,在地震作用下,隔震层将发生很大的水平位移,而上部结构作整体平动,但当上部结构很高时,上部结构在水平地震作用下会产生较大的倾覆力矩,有可能使隔震结构发生倾覆破坏,因此,上部结构的倾覆问题是影响隔震结构安全性的很重要的方面,在设计的过程中应引起高度的重视。本文通过对基础隔震结构的原理的分析、隔震理论的推导、工程数值模拟,与传统抗震结构进行对比,研究了两种之间减震性能的差异,得出基础隔震结构比抗震结构具有优越性。 本文首先阐述了隔震支座的力学性能及基础隔震结构模型和动力平衡方程的建立,随后对隔震体系动力平衡方程的求解进行了推导,采用大型有限元分析软件SAP2000对相同结构的抗震结构和隔震结构分别在7度罕遇EL—Centro波、唐山波及兰州波作用下进行动力时程分析,对两种框架结构在地震作用下的受力结果进行对比分析,说明了基础隔震结构的减震效果及减震规律,同时,分析了隔震结构中橡胶隔震支座参数变化对结构动力反应的影响,为在隔震设计中合理选取隔震参数和进行隔震结构优化提供参考,并分析了隔震结构的高宽比限值。通过数值推导,提出隔震结构的高宽比限值和隔震结构抗倾覆的相关措施。 经过对两种模型的减震分析表明,基础隔震结构具有非常明显的减震作用。 基础隔震是人们较早付诸于实践的隔震措施之一,但至今并没有得到很好的推广和应用,因此在强大的地震灾害面前尚不能充分发挥其潜在优势。相信随着对隔震技术的进一步深入研究和实践应用的进一步推广,在未来的建筑中一定可以发挥强大的作用,更好的保护人们生命财产的安全。


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