双向水平地震作用下的基础隔震结构碰撞分析

摘要

在地震作用下，基础隔震结构和传统结构相比，隔震上部结构受地震影响更小，但隔震层有较大的位移。当间距不够时，就会与挡土墙发生碰撞，或者上部结构之间发生碰撞，本文以剪切型基础隔震模型为依据进行如下的分析研究： 首先，选用了线性弹簧模型、Kevin模型、改进的Kevin模型三种碰撞力学模型，建立基础隔震结构在地震动作用下的运动方程，然后将其修正为基础隔震结构在地震动下的碰撞运动方程。在单向地震动作用下，基础隔震结构的碰撞刚度是线刚度，而在双向地震作用下，X向的碰撞是面与面的碰撞接触，采用面刚度，Y向的碰撞则采用线刚度，并描述了X向和Y向的碰撞侵入运动过程。 然后，建立六层的剪切型基础隔震模型，用MATLAB软件在双向地震动作用下，与单层结构（挡土墙）进行碰撞分析，分析表明三种碰撞模型的位移时程和碰撞力时程都比较接近，不仅证明了程序编写的正确性，也证明了改进的Kevin模型的正确性。其次分析了近场脉冲地震动相对于远场地震动对碰撞的响应更大。随着PGA或者周期比的增大，基础隔震结构的碰撞力和层间位移均增大，但增大的幅度逐步减小。而相对于单向碰撞，双向碰撞对隔震结构的响应更大，对结构的延性要求更高。 最后，进行六层的剪切型基础隔震模型与多层传统结构在双向地震作用下的碰撞分析，采用改进的Kevin模型，结果表明和单层碰撞相比，多层碰撞对隔震层的位移响应和碰撞力差别较小，但多层碰撞对上部结构的响应比单层碰撞更显著。

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