橡胶隔震支座对大跨度网壳结构振动控制的研究

摘要

以橡胶材料制作的隔震装置被众多研究人员广泛关注，同时大跨度网壳结构大量出现，本文针对叠层橡胶隔震支座，分析了其力学特性、隔震支座与网壳结构的理论模型、隔震支座对大跨度空间网壳体系的振动控制及网壳隔震体系抗震性能影响因素等问题。主要结论如下:
　　(1)论述一种叠层橡胶隔震支座的构造和工作机理;根据橡胶材料的力学性能及基本假定，推导了叠层橡胶隔震支座在整体坐标系下的单位刚度与阻尼矩阵;探讨了网壳结构隔震体系抗震分析中的非线性分析、数值分析方法、地震波选取等问题;确定了网壳结构体系抗震分析计算过程。
　　(2)以单层柱面网壳为算例，数值分析了橡胶隔震支座网壳体系在地震作用下时程反应，可见，隔震支座对网壳体系具有良好的隔震效果，然而不同地震波种类对隔震体系的减震效果影响较大，其中:在支座设计位移内，地震强度越大，耗能能力越强;EL Centro波影响下，隔震体系减震效果最好，天津波影响下的隔震体系减震效果略差。
　　(3)对支座刚度、结构矢跨比与长宽比对橡胶支座网壳隔震体系抗震性能的影响进行研究。研究得出:隔震结构水平位移随橡胶支座水平刚度的提高而减小，其他振动参数随着支座水平刚度的提高而提高;支座竖向刚度提高对结构水平位移影响较小，对结构竖向位移振动控制略有积极效果，然而竖向刚度过大不利于隔震结构水平与竖向加速度的控制;隔震结构的振动控制效果随结构长宽比的减小而增大，长宽比较大对隔震结构位移与加速度等地震响应参数的振动控制较为不利。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 橡胶隔震装置的性能概述

1．2．1 拉伸特性

1．2．2 压缩特性

1．2．3 剪切特性

1．2．3 屈曲特性

1．3 振动控制应用于网壳结构中的研究现状

1．3．1 耗能减震控制技术

1．3．2 质量调谐控制技术

1．3．3 基础隔震控制技术

1．4 本文主要研究内容

第2章 橡胶隔震支座力学性能的理论研究

2．1 引言

2．2 橡胶材料的机械性能理论

2．3 橡胶隔震支座构造及工作原理

2．3．1 橡胶隔震支座构造

2．3．2 橡胶隔震支座的工作原理及形状系数

2．4 橡胶隔振支座的力学性能

2．4．1 阻尼性能

2．4．2 刚度性能

2．4．3 耐久性

2．5 橡胶隔振支座的理论模型

2．5．1 橡胶支座常用的力学模型

2．5．2 叠层橡胶隔震支座的理论模型

2．5．3 叠层橡胶隔震支座的截面刚度与阻尼矩阵

2．6 小结

第3章 网壳结构隔震体系的分析模型

3．1 引言

3．1 网壳结构隔震体系力学模型

3．1．1 网壳结构原始分析模型

3．1．2 带叠层隔震支座动力分析模型

3．2 网壳结构隔震体系的抗震分析

3．2．1 抗震非线性问题及求解方法

3．2．2 地震波的选取

3．2．3 分析计算过程

3．3 小结

第4章 橡胶隔震装置对单层柱面网壳结构的振动控制

4．1 引言

4．2 模型概况

4．2．1 单层柱面网壳模型

4．2．2 隔震支座及结构响应参数

4．3 橡胶隔震装置对单层柱面网壳结构的振动控制分析

4．3．1 橡胶隔震单层柱面网壳结构体系自振分析

4．3．2 不同地震强度下隔震结构体系的计算与分析

4．3．3 不同地震波种类下隔震结构体系的计算与分析

4．4 小结

第5章 单层柱面网壳体系抗震性能影响因素分析

5．1 引言

5．2 橡胶隔震支座水平刚度对隔震结构振动控制的影响

5．2．1 计算工况

5．2．2 水平刚度对隔震结构模态的影响

5．1．3 水平刚度对隔震结构振动响应参数的影响

5．4 橡胶隔震支座竖向刚度对隔震结构振动控制的影响

5．4．1 计算工况

5．4．2 竖向刚度对隔震结构模态周期的影响

5．4．3 竖向刚度对隔震结构振动响应参数的影响

5．5 结构矢跨比对隔震结构影响

5．5．1 计算工况

5．5．2 矢跨比对隔震结构模态周期的影响

5．5．3 节点位移相应减震效果影响

5．5．4 节点加速度响应减震效果影响

5．5．5 杆件轴力减震效果影响

5．6 结构长宽比对隔震结构影响

5．6．1 计算工况

5．6．2 对隔震结构模态的影响

5．6．3 节点位移减震效果影响

5．6．4 节点加速度减震效果影响

5．6．5 杆件轴力减震效果影响

5．7 小结

结论与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士期间所发表的论文