高层建筑地震能量演化及隔震耗能技术研究

摘要

新中国成立以来，由于当时科学技术水平落后、经济水平有限以及人们对于地震严重性、建筑物抗震重要性认识的不足，建筑物的抗震设计一直没有得到很好的贯彻实施。随着高层建筑的快速发展，对于结构抗震加固新技术、新材料、新方法的研究成为我国今后建设发展与防震减灾的一项重要的工作。本文将隔震耗能加固新技术应用到现有的高层建筑抗震加固设计中，将隔震耗能新技术与抗震结构性能评估相结合，为我国建筑结构抗震加固设计提出了一个有效的解决方法。
　　本文以灾变链式理论为理论导向，从能量链的演绎角度对地震能量在介质载体中的传播演化致灾机理进行归纳分析，研究地震能量的链式演化关系，并运用灾变链式理论建立能量转化度量分析模型，分析能量链演化过程量变与质变关系及能量链式演化的物质第一性关系;研究地震动作用下能量在介质载体中传播演化致灾模式，提出地震灾害的诱发与介质载体形态变化之间的关系;对深化认识地震作用具有一定的理论意义与价值。
　　基于结构抗震性能优化设计方法，提出了基于静力弹塑性分析的能力谱法确定耗能减震所需的附加阻尼器的设计。通过工程实例针对钢筋混凝土框架结构进行了结构粘滞阻尼器耗能减震措施的设计，运用有限元软件Midas/Gen对高层框架结构进行设计分析，通过分析对结构的抗震性能进行评估，包括对结构的振型反应谱与结构静力弹塑性进行分析，得出了不同荷载工况下的能力谱与需求谱曲线、位移及位移角分析结果，并采用能力谱法对结构抗震性能目标进行判断，在模型中采用均匀布置模式分配粘滞阻尼系数，最后对设置阻尼前后的结构运用时程分析进行结构耗能减震效果进行对比，为现有高层建筑结构的抗震加固设计提供借鉴与参考。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 高层建筑抗震理论的发展历史及现状

1．2．1 高层建筑的发展现状

1．2．2 高层建筑抗震理论的发展历史

1．3 建筑结构抗震加固技术发展状况

1．3．1 传统抗震加固技术

1．3．2 耗能减震加固技术

1．4 地震能量致灾传输演绎过程研究现状

1．5 本文的主要研究内容

第二章 地震能量链式演化关系分析

2．1 地震能量传播的基本特性

2．1．1 地震能量的传播方式

2．1．2 震级与地震能量的关系

2．2 运用灾变链式理论建立能量转化度量分析模型

2．3 能量链演化机理分析

2．3．1 能量链演化过程量变与质变关系

2．3．2 能量链演化的物质第一性分析

2．3．3 地震动下能量在介质载体中传播的致灾模式

2．4 本章小结

第三章 地震能量在介质载体中传输体态演化规律分析

3．1 介质载体基本特性

3．1．1 介质载体

3．1．2 地震灾害的诱发与介质载体形态变化的关系

3．1．3 介质载体与灾害诱发的效应关系

3．2 地震动特性

3．2．1 地震动振幅值

3．2．2 地震动频谱特性

3．2．3 地震动持续时间

3．3 地震动下能量传递过程各阶段体态演化规律分析

3．4 本章小结

第四章 地震能量演化致灾过程规律研究

4．1 能量致灾演化规律过程分析

4．1．1 能量质点

4．1．2 能量环链

4．1．3 能量破坏面

4．1．4 能量破坏体

4．2 能量致灾演化模型体系

4．3 地震能量演化形态特征分析

4．3．1 地震能量演化早期孕育阶段形态表现特征

4．3．2 地震能量演化中期发展阶段形态表现特征

4．3．3 地震能量演化晚期爆发阶段形态表现特征

4．4 地震能量演化载体信息转化特征分析

4．5 本章小结

第五章 隔震耗能技术在高层建筑结构抗震加固设计中的应用

5．1 基础隔震体系的减震机理与特性

5．1．1 基础隔震体系的减震机理分析

5．1．2 基础隔震体系的特性

5．1．3 隔震结构的使用范围

5．1．4 隔震结构方案的选择

5．1．5 隔震层的设置要点

5．2 结构耗能减震设计

5．2．1 结构耗能减震技术

5．2．2 结构耗能减震技术的分类

5．2．3 耗能减震结构设计

5．2．4 耗能减震效果的分析

5．2．5 耗能减震结构的能量计算

5．2．6 耗能减震的等效阻尼比确定

5．3 附加粘滞阻尼器耗能减震加固设计方法

5．3．1 振型分解反应谱法

5．3．2 时程分析法

5．3．3 静力弹塑性分析方法

5．3．4 能量分析法

5．4 耗能减震结构的设计步骤

5．5 本章小结

第六章 工程实例

6．1 工程实例

6．2 结构构件截面与配筋

6．3 结构构件截面与配筋

6．4 性能目标

6．5 MIDAS／GEN计算程序简介

6．6 结构抗震性能评估

6．6．1 分析结果

6．6．2 地震荷载作用下结构变形

6．6．3 结构振型反应谱分析结果

6．6．4 结构的静力弹塑性(Pushover)分析

6．7 附加粘滞阻尼器的设计

6．7．1 阻尼器布置判别

6．7．2 阻尼器的布置

6．7．3 罕遇地震作用下结构减震效果时程分析对比

6．8 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果