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减隔震一体化设计对框架结构抗震性能的研究

王玺皓  
【摘要】:基础隔震与消能减震一体化技术是基于隔震支座和消能阻尼器各自的力学性能特点,在结构中合理布置隔震支座与消能阻尼器,实现结构抗震性能目标的一种新型减隔震技术。目前我国减隔震技术的应用水平和国际最先水平仍有差距,我国减隔震技术的应用以减震技术或者隔震技术的单独使用为主,缺乏对减隔震技术的发展与创新。文章探讨了粘滞阻尼器减震与铅芯橡胶支座隔震联合设计的可行性与减隔震效率,揭示了该方案在不同水准地震作用下发挥的作用,研究了在不同的减隔震措施下,不同类型减隔震装置的力学性能特点和差异。文章以海南省定安县某公司厂房的实际工程为算例,基于现行规范,采用有限元软件ETABS对其进行在地震波作用下的弹性和弹塑性时程分析。减震装置中,目前应用最为广泛的是粘滞阻尼器,隔震装置目前应用最广泛的是铅芯(橡胶)隔震支座。建立四个模型分别为传统抗震的无控措施、采用粘滞阻尼器的层间减震措施、采用隔震支座的隔震措施以及粘滞阻尼器和隔震支座联合设计的混合措施,为使分析结果具有对比意义,每个措施分别确定了减隔震设计方案,进行合理的结构优化后四种模型采用相同的截面尺寸和配筋。进行了弹性和弹塑性时程分析,对比分析四种模型分别在弹性和弹塑性状态下的楼层侧移、层间位移角及楼层层间剪力,对比不同方案下的减隔震效果和规律,对粘滞阻尼器减震和铅芯橡胶支座隔震各自的影响因素、抗震效果进行研究。分析该减隔震组合的减震效率以及该结构在罕遇地震作用下的抗震性能,证明该减隔震组合技术的有效性。分析结果表明:粘滞阻尼器减震与基础隔震支座联合设计的措施能较好地协同工作,共同发挥各自的特点,结构抗震性能满足规范要求的同时具有一定的安全储备,表现出良好的耗能机制。基于减隔震一体的高效协同,提出了一种减隔震一体设计流程的优化方法,在减隔震设计均符合设计目标之后,可进行结构构件截面的优化,以达到降低结构自重、降低成本和提高使用空间等目的,相比一般设计方案,该优化方案控制了减震措施的变量,只需验算隔震措施是否满足结构优化目标即可。一定程度上避免了常规设计反复验算修改存在的盲目性,大大提高设计效率。该方法思路清晰、流程直接,且无多余反复的过程,满足减隔震设计需求的同时兼顾设计的流畅性,且更经济、实用、节省空间。该设计方法具有一定的推广应用价值,以期为类似工程的结构设计提供参考。


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