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层间隔震结构的随机响应及可靠度分析

唐怀忠  
【摘要】: 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,通过设置隔震层来吸收并消耗地震能量,减少结构的地震反应,确保结构的安全。隔震结构体系改变了传统抗震结构体系的耗能原理,即通过隔震层的耗能装置,而不是改变结构和结构构件来吸收和消耗地震能量,这种优越的耗能特性是传统抗震结构体系所不能实现的。随着人们对隔震技术的研究和应用的不断深入,基础隔震渐渐显示出其弊端,并在一定程度上限制了隔震技术的发展,导致层间隔震技术应运而生。层间隔震是将隔震层设置在建筑物某层柱子和楼板之间来进行控制地震反应。 本文首先建立了层间隔震结构的结构动力模型并推导出系统的整体质量矩阵和刚度矩阵,采用将地震学中低频模拟方法和工程学中高频模拟方法相结合的综合功率谱模型,来模拟地震地面运动功率谱。其次用虚拟激励法进行层间隔震结构的随机响应分析,可以大大提高计算效率。文末对一个12层的层间隔震框架作数值模拟,探讨了不同隔震方案对结构层间位移随机响应的影响;并采用结构可靠度理论,进一步计算出层间隔震结构各层间位移可靠度和结构体系可靠度。 最后对七种层间隔震方案的结构动力特性和减震效果进行了比较,得到一些有益的结论。研究表明:层间隔震结构的振动,一般有2个振型起主要控制作用;层间隔震结构隔震层设置越低,隔震效果越好;隔震层设置位置较高时,要对隔震层下部结构作重点受力和变形分析。


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