平扭耦联隔震体系模型试验与分析研究

论文摘要

不同于传统结构抗震思想,基础隔震从改变结构动力特性进而限制地震动能量传到上部结构出发,大大降低了上部结构地震响应,从而使建筑物能更好地经受地震的考验。由于其显著的减震效果,目前隔震技术已广泛应用于工程实际,隔震相关理论也日趋成熟,但多仅限于规则结构。随着建筑物体型、使用功能的多样化,结构存在偏心很难避免,偏心结构由于其扭转效应,往往比较复杂,基础隔震用于偏心结构的研究还并不充分,相关试验也很少。因此,进行偏心隔震结构试验研究及理论分析具有重要的理论意义和实际意义。对一个三层两跨钢框架模型进行地震模拟振动台试验,通过调整上部结构负重块位置实现上部结构不同偏心工况,通过改变隔震垫位置实现不同的刚度偏心,进而实现结构的平扭耦联,同时对模型结构输入不同地震波以模拟不同场地类别。试验研究的主要内容为:偏心隔震结构动力特性,隔震结构与传统结构平动反应及扭转反应对比,改变隔震垫位置,使隔震层刚心与上部结构质心位置接近时结构扭转反应研究。在串联刚片系模型的基础上引入层单元的分析思路,并进一步考虑实际框架结构各抗侧力构件刚度以及上部结构和隔震层阻尼特性,建立了平扭耦联隔震结构动力响应方程,并对试验模型结构进行动力计算及分析。本文还利用结构分析软件SAP2000对模型结构进行有限元分析,将计算值与试验值进行对比,并进一步完善相关研究。分析及研究结果表明:隔震后结构基本周期显著增长,能有效避开地震动特征周期;加隔震垫可显著降低上部结构地震响应,包括平动反应及扭转反应;将隔震垫刚心与上部结构质心位置接近可进一步降低偏心隔震结构扭转反应;本文所建动力方程能很好地计算偏心隔震结构的扭转反应;SAP2000计算值与试验值基本吻合,可以较好地对隔震结构地震响应进行模拟。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 结构扭转震害
• 1.3 基础隔震结构的隔震原理、特点及发展
• 1.4 平扭耦联隔震结构的研究现状及问题
• 1.5 本文的研究内容
• 第二章 隔震支座及隔震结构分析模型
• 2.1 隔震支座分析模型
• 2.2 隔震结构分析模型
• 第三章 平扭耦联隔震结构振动台试验
• 3.1 试验目的和内容
• 3.2 试验模型及隔震装置
• 3.3 试验地震波设计
• 3.4 试验方案
• 第四章 试验结果分析
• 4.1 动力特性
• 4.2 隔震结构与无隔震结构地震反应对比分析
• 4.3 隔震层刚度偏心的影响
• 第五章 偏心隔震结构动力响应分析
• 5.1 基本假定
• 5.2 平扭耦联隔震结构动力方程
• 5.3 动力计算结果及分析
• 第六章 平扭耦联隔震结构有限元分析
• 6.1 SAP2000 建模
• 6.2 SAP2000 分析结果
• 第七章 结论
• 参考文献
• 附录 试验加速度及位移反应
• 致谢