框剪结构隔震及地铁减噪研究

论文摘要

结合某大底盘多塔高层结构(建成后将成为目前大陆地区最高的多塔隔震建筑),研究了框剪隔震结构在地震作用下的响应,以及结构在地铁振动作用下的减噪情况。采用时程分析方法,分析结构在多遇及罕遇地震作用下的响应。对比了隔震结构和非隔震结构的自振周期、层间剪力和倾覆力矩,计算水平向折减系数,绘制结构楼层位移的变化曲线,分析楼层加速度响应,并探讨高层复杂结构应用隔震技术的相关要求。分析了隔震结构在罕遇地震作用下的塑性铰分布及塑性开展情况。然后分析了隔震结构在罕遇地震作用下的抗倾覆性能。应用快速傅里叶变换对加速度时程曲线进行时频分析；采用1/3频程谱,对加速度频程曲线进行带通滤波,得到1/3倍幅频曲线,并转化成每个中心频率处的振动加速度级,并进行Z计权因子修正,在此基础上编制振动舒适度分析程序。分别采用单质点简化计算方法和弹性时程分析方法,计算结构在地铁振动下的楼层加速度,并根据隔振减噪效果进行舒适度评估。结果表明,结构的自振周期增加明显,地震作用得到较大衰减。隔震结构的地震作用显著降低,层间剪力、倾覆力矩远小于抗震结构,罕遇地震作用下的水平向折减系数更小层间位移主要集中在隔震层,上部结构的层间位移几乎为零,结构呈现出明显的整体平动趋势。隔震后的结构加速度响应显著降低,加速度变化缓慢,舒适度得到提高。隔震结构的塑性变形较小,震后稍加修复即可继续使用。塑性铰均出现在梁端,柱端未出现塑性铰。结构设置橡胶支座后,在罕遇地震作用下支座均处于受压状态,抗倾覆性能良好。单质点减噪简化计算结果高于舒适度限值,时程分析中考虑了橡胶支座初始竖向刚度、拉压刚度不同等有利因素,隔振效果明显,楼层加速度响应显著降低,满足舒适度限值要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 隔震技术的发展概况
• 1.1.1 人类对地震的认识过程
• 1.1.2 国外隔震技术的研究与应用
• 1.1.3 国内隔震技术的研究与应用
• 1.1.4 隔震结构的优点
• 1.2 地铁减噪技术发展概况
• 1.2.1 地铁概述
• 1.2.2 地铁隔振减噪研究现状
• 1.2.3 地铁隔振减噪机理
• 1.3 本文的主要内容
• 第2章 隔震（振）系统的组成及其设置
• 2.1 隔震层的设置位置
• 2.2 隔震部件及其设置
• 2.2.1 隔震系统的组成
• 2.2.2 隔震支座的分类及力学特性
• 2.2.3 阻尼器的分类及力学特性
• 2.3 隔振系统的组成
• 2.4 选用的支座参数
• 2.5 本章小结
• 第3章 结构水平隔震的时程分析
• 3.1 选择地震波
• 3.1.1 地震波选择的要求
• 3.1.2 选择地震波计算结果
• 3.2 多遇地震下隔震结构响应分析
• 3.2.1 自振周期分析
• 3.2.2 层间剪力及水平向减震系数分析
• 3.2.3 倾覆力矩分析
• 3.2.4 楼层位移分析
• 3.2.5 楼层加速度分析
• 3.3 罕遇地震下隔震结构响应分析
• 3.3.1 自振周期分析
• 3.3.2 层间剪力及水平向减震系数分析
• 3.3.3 倾覆力矩分析
• 3.3.4 楼层位移分析
• 3.3.5 楼层加速度分析
• 3.3.6 塑性开展情况分析
• 3.4 隔震结构的抗倾覆分析
• 3.4.1 抗倾覆分析的必要性
• 3.4.2 支座轴力统计结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 地铁减噪分析
• 4.1 振动舒适度限值
• 4.2 振动舒适度评估方法
• 4.2.1 主要计算方法
• 4.2.2 程序流程图
• 4.3 输入地铁振动波
• 4.4 地铁减噪的简化分析方法
• 4.4.1 单自由度计算方法
• 4.4.2 地铁减噪的简化计算结果
• 4.5 地铁减噪的弹性时程分析
• 4.5.1 地铁减噪的分析方法
• 4.5.2 地铁减噪的时程分析结果
• 4.6 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢