高层框支剪力墙结构隔震技术应用初探

论文摘要

框支剪力墙结构在我国实际应用中具有很高的使用价值,但这种结构的底部抗震性能较差,在深受地震危害影响的我国,若能将已经发展较为成熟的叠层橡胶隔震技术应用于高地震危险区框支剪力墙结构的设计及建造,不仅能增加结构的抗震性能,使地震后的损失减小,又能减少材料的消耗,降低工程造价。基于这一背景,本文选取了位于海口市(抗震设防基本烈度8度,0.3g)的一座典型高层框支剪力墙结构作为分析实例,利用专用有限元结构分析软件ETABS,通过三维非线性有限元地震反应时程分析,对分别采用叠层橡胶基础隔震、层间隔震设计方案的算例结构的减震效果进行了对比分析;研究了隔震层位置改变(即将隔震层设置于不同结构层)对罕遇地震作用下不同隔震方案减震效果的影响;模拟分析了调整隔震层水平刚度对于不同隔震方案减震效果的影响规律;以台湾集集(1999)地震动记录和云南宁洱德化(2007)地震动记录为例,探讨了脉冲型地震动及一般近场地震动作用下,采用不同隔震方案的算例结构的减震效应。获得了有益的结果:1.对于高层框支剪力墙隔震结构,无论采用何种隔震方案(基础隔振或层间隔震),若隔震层水平刚度选择合理,都能有效地减小结构的地震反应。2.当采用不同层间隔震方案(隔震层设置于不同的结构层)时,减震效果随隔震层位置及水平刚度的不同而不同,隔震层位置越低,隔震层水平刚度越小,对于隔震层以上结构各层的减震效果越好。3.采用双层层间隔震方案时,第二隔震层以上结构的绝对加速度反应要小于单层隔震层时相应楼层的绝对加速度反应(约降低了10%~43%)。4.对于一般近场及脉冲型地震动,截取主脉冲地震动作用下高层框支剪力墙隔震结构的地震反应一般要大于相应整幅地震动及人工合成地震动作用下结构的反应,这充分说明主脉冲在整幅地震动记录中的主导地位。但单从地震动的反应谱分析不能解释产生这一现象的原因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 刚性结构体系
• 1.1.2 柔性结构体系
• 1.1.3 柔性底层框架结构
• 1.1.4 延性结构体系
• 1.2 结构减震控制
• 1.2.1 被动控制
• 1.2.2 主动控制
• 1.2.3 半主动控制
• 1.2.4 混合控制
• 1.3 隔震原理及分类
• 1.3.1 隔震体系基本特性
• 1.3.2 隔震体系分类
• 1.4 隔震结构的发展
• 1.4.1 外国隔震结构的研究与应用
• 1.4.2 国内隔震结构的研究与应用
• 1.5 本文研究的目的和意义
• 1.6 本文研究内容及安排
• 第二章 隔震结构动力模型分析
• 2.1 引言
• 2.2 隔震结构动力分析模型
• 2.2.1 单质点隔震体系结构动力分析
• 2.2.2 隔震体系结构动力分析
• 2.3 结构自振特性求解
• 2.4 结构动力微分方程的求解
• 2.5 橡胶隔震支座特性
• 2.6 小结
• 第三章 框支剪力墙隔震结构数值模拟
• 3.1 引言
• 3.2 模型工程概况
• 3.3 计算模型简介
• 3.4 模型参数设置
• 3.4.1 钢筋混凝土材料参数
• 3.4.2 隔震支座
• 3.4.3 荷载参数
• 3.4.4 地震动的选用
• 3.4.5 结构的自振特性
• 3.5 非隔震结构与隔震结构不同工况对比分析
• 3.5.1 多遇地震作用下结构地震反应分析
• 3.5.2 罕遇地震作用下结构地震反应分析
• 3.5.3 框支剪力墙隔震结构的稳定性
• 3.6 隔震层刚度、位置不同对结构的地震作用
• 3.6.1 隔震层水平刚度的影响
• 3.6.2 隔震层位置的影响
• 3.6.3 隔震支座阻尼比的影响
• 3.7 小结
• 第四章 一般近场及脉冲型地震动对框支剪力墙隔震结构的地震作用
• 4.1 引言
• 4.2 三角形脉冲作用下结构的弹性反应解
• 4.2.1 三角形脉冲作用下结构的弹性反应解析解
• 4.2.2 脉冲组合方式
• 4.3 算例反应谱分析
• 4.4 算例分析与讨论
• 4.4.1 地震动作用下隔震结构的响应
• 4.4.2 小结
• 第五章 结语
• 5.1 本文的主要工作与总结
• 5.2 今后研究工作的内容
• 参考文献
• 附图1 振型图
• 附图2 地震动时程曲线
• 致谢
• 作者简介
• 攻读硕士期间主要参与的课题与发表的文章