超长无缝结构的隔震技术研究

论文摘要

本课题来源于云南省重点科技攻关项目《昆明新机场航站楼关键减隔震技术研究》,本文所研究的超长无缝结构的隔震技术是其中的课题之一。对于地震作用,建筑物的结构设计历来都是以抗震设计方法为主,该设计方法已在以建筑基本法为基础的各规范和指南中给出了具体的规定。与此相反,抑制地震作用,不使地震能量传递到建筑物的“隔震”或“制振”的方法已进入结构设计领域,近年来已有许多实际应用实例。近年来,我国大型公用建筑建设得到蓬勃发展,建筑师对不设缝混凝土结构的长度要求越来越高,出现了较多超长、超大的建筑物,这类结构大部分采用部分预应力混凝土框架结构形式,不设或者少设伸缩缝。而温度应力是这类超长无缝结构设计需要考虑的重要因素,因此开展温度场作用下结构变形和温度应力的控制研究则显得尤为重要。本文总结了基础隔震体系在现阶段的应用,并对现阶段基础隔震技术应用中存在的问题进行了论述,在此基础上对隔震装置的构造、性能以及在ANSYS的实现进行了研究；同是,介绍了超长结构在目前的应用情况,并就超长结构的温度应力控制方法提出了新的思路,依据“放”的原理通过合理布置基础隔震装置解决了不设缝超长结构的温度应力问题。结合昆明新机场航站楼实际工程,分别从有效控制温度应力、有效控制隔震结构扭转和隔震效果、综合考虑温度应力方面及隔震效果进行进行了三种不同的隔震方案的分析研究,对上部结构的温度作用内力,变形进行了分析对比,及隔震效果评价。了详细的研究。结果表明,从控制温度应力方面布置隔震支座,温度应力可以得到比较好的释放,但是上部结构的扭转得不到控制,扭转时周边构件位移要比中心构件位移大得多,造成受力大的构件在其他构件还没充分发挥的情况下就已破坏；从有效控制结构扭转方面布置隔震支座,扭转可以得到有效控制,但隔震效果不理想,达不到预期的减震效果；第三个方案综合了上述两个方案的优点,得到进一步优化,使温度应力控制和隔震效果均取得了较优的效果,也是最终确定的隔震方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 隔震及基础隔震技术
• 1.3 超长多高层建筑结构的应用
• 1.4 本文研究的目的及内容
• 第二章 基础隔震的分析理论
• 2.1 基础隔震机理
• 2.2 基础隔震体系的基本特征
• 2.3 基础隔震体系的优越性
• 2.4 现阶段基础隔震技术应用中存在的问题分析
• 2.5 基础隔震装置的构造、性能以及在ANSYS的实现
• 2.5.1 叠层橡胶隔震器的基本构造
• 2.5.2 叠层橡胶隔震器的性能
• 2.5.2.1 轴压性能
• 2.5.2.2 受拉性能
• 2.5.2.3 剪压性能
• 2.5.2.4 叠层橡胶支座的水平刚度
• 2.5.3 滑动支座的性能
• 2.5.4 阻尼器的性能
• 2.6 隔震消能结构模型的有限元动力分析结果对比
• 2.6.1 非隔震时的模态分析
• 2.6.2 地震波的输入
• 2.6.3 隔震与不隔震两种情况下的结果对比
• 2.7 小结
• 第三章 超长结构的温度应力控制
• 3.1 超长结构温度作用分析
• 3.1.1 温度对建筑的作用
• 3.1.2 温度荷载类型及计算方法
• 3.2 结构温度应力的处理原则
• 3.3 使用基础隔震支座减少超长结构温度及收缩应力的研究
• 3.3.1 橡胶隔震支座释放温度应力方法的原理
• 3.3.2 普通结构与安装橡胶隔震支座后的结构温度应力比较
• 第四章 超长结构中温度、隔震双重因素下基础隔震方案的研究
• 4.1 工程概况
• 4.2 有限元计算分析模型的建立
• 4.3 结构分析中的有关问题的处理
• 4.4 有效减缓温度效应的隔震方案
• 4.4.1 温度荷载的施加及橡胶隔震支座布置
• 4.4.2 温度荷载作用下结构变形和内力分析
• 4.4.3 隔震效果评价
• 4.5 有效控制结构扭转方面隔震方案
• 4.5.1 温度荷载作用下结构的变形与内力分析
• 4.5.2 隔震效果分析
• 4.5.3 地震作用下隔震层位移分析
• 4.6 综合考虑温度荷载和隔震效果两种因素的隔震方案
• 4.6.1 温度荷载作用下结构的变形与内力分析
• 4.6.2 地震作用下隔震层的位移分析
• 4.6.3 小震情况下的层间剪力结果对比
• 4.6.4 方案评价
• 第五章 总结
• 5.1 结论
• 5.2 创新点
• 5.3 尚需进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录:硕士期间发表的学术论文