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复合地基褥垫层减震研究

姚国伟  
【摘要】:地基隔震法是指在建筑物基础与地基之间设置隔震层,来减少地面运动向基础和上部结构的传递,减少上部建筑物的地震响应,达到隔震减震的目的。地基隔震法虽然是新型的隔震方法,但在国内外也有部分学者进行过一些探讨及试验。本论文从复合地基褥垫层减震性能的分析为基础,采用地基、基础和上部结构共同作用的整体计算模型来进行褥垫层对上部结构地震反应的研究。 论文首先介绍了垫层的基本概念和褥垫层减震的国内外研究现状,以地基隔震理论为基础,分析了复合地基褥垫层的力学性能和隔震原理,通过建立动力平衡方程,对比分析了设有褥垫层和基础固定抗震结构的动力方程,从理论上分析褥垫层的减震性;建立了复合地基褥垫层在水平地震作用时的一维动力方程。 利用大型有限元软件ANSYS建立了考虑复合地基、褥垫层、上部结构共同作用的计算分析模型并验证了模型的可靠性;通过对有限元计算模型输入天津波、El-Centro波、Traft波,同时改变褥垫层厚度、褥垫层刚度、复合地基桩体模量、复合地基桩体置换率、褥垫层材料等参数,重点研究了在动荷载作用下上部结构的水平位移、水平加速度、褥垫层顶部和底部的水平加速度,分析了其减震机理和减震效果。 研究结果表明,复合地基褥垫层能延长上部结构的基本周期,减小上部结构的基本频率,褥垫层厚度、刚度、材料、模量、置换率、输入地震波的种类等都对上部结构产生的振动具有一定的影响,其减震性能随各种因素组合的不同而不同。


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