铅芯橡胶隔震结构在竖向地震作用下的动力分析

摘要

结构隔震是在消能减震控制的发展过程中出现的一种新型减震技术,它为一些对抗震有特殊要求及重要建筑的抗震提供了新的设计思路。在近年来的几次大地震中,隔震结构经受住了严峻的考验,证明了隔震结构体系能够有效的隔离地震作用。现有的隔震结构仅考虑了水平向地震作用下的隔震效果,而忽略了竖向地震作用对结构的影响。然而,许多震害表明竖向地震作用在很多时候可能会超过水平向地震作用,成为造成建筑物破坏的主要因为。因此,研究隔振结构在竖向地震作用下的动力特性是必要的。本文研究分析了基础隔震和层间隔震结构在竖向地震作用下的动力特性,并将其减震效果与传统抗震结构进行了对比。
　　 首先,建立了基础隔震结构和层间隔震结构的动力分析模型和振动方程；然后,采用随机振动分析方法,推导了采用铅芯橡胶支座的基础隔震和层间隔震结构模型在竖向地震作用下,隔震层上、下部结构的层间位移反应解析表达式,并绘制了两种结构模型在参数变化时的幅频曲线；最后,对表达式中的可变参数进行分析,总结基础隔震结构和层间隔震结构在竖向地震作用下的反应规律。
　　 为了探讨铅芯橡胶基础隔震、铅芯橡胶层间隔震和传统抗震方法的减震效果及地震反应特点,本文以一五层框架结构图书馆为例,借助有限元分析软件SAP2000分别建立了其采用铅芯橡胶基础隔震、铅芯橡胶层间隔震和传统抗震方式的有限元模型。考虑多遇地震和罕遇地震两种情况,分别对三个模型由地面输入竖向LACC-NOR波和竖向天津波,进行了大量计算分析和比较,结果表明:与传统抗震结构相比,基础隔震结构和层间隔震结构在竖向地震作用下不但不能衰减竖向地震反应,反而会增大竖向地震反应；对于隔震结构,随着隔震层位置的下移,其增大竖向地震作用的能力也随之增大。隔震结构虽能较大的衰减水平向的地震作用,但其对竖向地震反应的增大作用不可忽视,在进行隔震结构的设计时应予充分考虑。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 地震的破坏作用

1.2 中国地震活动特点

1.3 传统抗震设计方法

1.4 工程结构减震控制

1.4.1 工程结构减震控制的概念

1.4.2 工程结构减震控制的分类

1.5 竖向地震作用

1.5.1 竖向地震作用的震害

1.5.2 有关竖向地震作用的研究

1.6 本文的主要研究内容

第二章 隔震结构概要

2.1 常用的隔震装置体系

2.2 铅芯叠层橡胶支座

2.2.1 铅芯叠层橡胶支座工作原理

2.2.2 铅芯叠层橡胶支座的工作性能

2.3 隔震结构的特点

2.4 隔震结构的应用

2.5 本章小节

第三章 基础隔震结构模型的竖向动力分析

3.1 基础隔震结构的组成

3.2 基础隔震结构的研究现状

3.3 基础隔震结构的基本特性

3.4 基础隔震结构在竖向荷载作用下的动力特性分析

3.4.1 基础隔震结构体系在竖向地震作用下的单质点模型

3.4.2 结构模型在竖向简谐荷载作用下的位移反应分析

3.5 本章小结

第四章 层间隔震结构模型的竖向动力分析

4.1 概述

4.2 层间隔震结构的研究现状

4.3 层间隔震结构的应用范围及优点

4.3.1 层间隔震结构的应用范围

4.3.2 层间隔震结构的优点

4.4 层间隔震结构在竖向荷载作用下的动力特性分析

4.4.1 层间隔震结构在竖向地震作用下的简化模型

4.4.2 层间隔震结构在竖地震作用下的隔震效果分析

4.5 本章小结

第五章 竖向地震作用下隔震结构体系实例分析

5.1 工程概况

5.2 模型参数设置

5.2.1 隔震支座力学性能参数

5.2.2 梁、板、柱材料参数

5.2.3 荷载

5.3 结构模型的建立

5.4 时程分析

5.4.1 分析类型

5.4.2 初始条件分析

5.4.3 竖向地震波的选取

5.5 基础隔震结构和传统抗震结构竖向地震反应对比

5.5.1.多遇地震作用下的反应对比

5.5.2 罕遇地震作用下的反应对比

5.6 传统抗震结构和层间隔震结构竖向地震反应比较

5.6.1.多遇地震作用下的反应对比

5.6.2.罕遇地震作用下的反应对比

5.7 基础隔震结构和层间隔震结构竖向地震反应比较

5.7.1.多遇地震作用下的反应对比

5.7.2.罕遇地震作用下的反应对比

5.8 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

附录 A攻读学位期间发表的论文

致谢