橡胶隔震支座与滑移隔震支座并联的基础隔震体系研究

摘要

并联隔震结构体系是非线性体系，实际计算是复杂的.抗震规范GB50011-2001只是对研究较成熟的橡胶隔震结构房屋进行了相关规定；我国现在的隔震房屋设计时，计算工作—般由利研部门承担，并不像传统抗震房屋那样由设计部门承担，限制了它的应用. 现阶段采用隔震措施的房屋高度一般较低(高度在40m以下)；以砌体结构与框架结构为主，属于剪切变形的结构；隔震房屋的上部结构一般层间变形很小.所以本文的计算以单质点体系为主，多质点体系的计算目的是检验单质点体系计算结果的合理性. 隔震层的阻尼比在不同文献中取值有所不同，所以本文从单个橡胶隔震支座的阻尼比入手，简要分析了它的上限值；橡胶隔震支座的竖向刚度系数、水平刚度系数的计算方法则成熟得多，也列出了它们的计算公式.分析了摩擦滑移隔震支座的阻尼机理，并画出了它的阻尼力-位移简化曲线，作为隔震计算的基本假设.当隔震层在地震作用下发生水平位移时，竖向荷载将由橡胶隔震支座向摩擦滑移隔震支座转移；地震作用越大，转移得越多，从而摩擦力增加得越多，体系的耗能能力增加，位移反应减小；这就是并联隔震结构体系的自适应保护特性. 同时，本文还从三方面研究了并联隔震结构体系的计算方法：编fortran程序的时程分析法、可靠性计算方法与matlab软件的仿真方法，企图选出—种做为实用计算方法. 编fortran程序的时程分析法是计算隔震结构的常用方法，它对多遇地震、罕遇地震的计算都适用.但是如何合理选取地震波，是个棘手的问题：许多文章都指出，满足规范要求的不同地震波作用于同—结构中，计算结果会相差很大.抗震规范关于时程分析法的条文说明对地震波的选取方法有所介绍，从这看到调整强震记录的时间间隔可能是合理的；但改变了时间间隔，地震波的频率特性会改变；最终本文是按照时间步长为定值进行计算的. 可靠性计算方法是进行抗震计算的合理方法，它的地震作用是对历史上发生过的强震记录进行统计后的结果，自然不需要选取地震波.它对线性体系和非线性体系的计算公式是不同的，都是相当复杂的；同时，这些计算公式的推导过程需要有深厚—些的数学知识；这些都限制了它的应用.更重要的是，历史上的强震记录数量实际上是不足以对地震作出统计分析的，这种情况在我国更是如此.因此，可靠性计算方法是很不完善的. matlab软件的仿真方法实质是时程分析法的另一种形式，它同样有合理选取地震波这个棘手的问题.但与编程序的常用方法相比，它的优点是明显的：直观、简单.但要求有较高深的数学知识，否则就不可能领悟那些仿真模型的力学意义，只能实现—些简单算法.正是由于这个原因，本文只是完成了一点简单的算法. 显然，可靠性计算方法是发展趋势；但讲到实用计算方法，经过认真学习相关的数学知识，matlab软件的仿真方法是可取的.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1概述

1.2基础隔震技术研究现状

1.3结构基础隔震体系的特性

1.4结构基础隔震体系的设计和工程应用

1.5本文的主要研究内容

第二章并联基础隔震体系的减震理论研究

2.1接合面阻尼与库仑摩擦阻尼

2.2计算简图

2.3运动方程

2.3.1并联隔震结构体系采用单质点模型时

2.3.2并联隔震结构体系采用多质点模型时

2.4隔震层基本参数的确定

2.4.1橡胶隔震支座的水平刚度系数、竖向刚度系数

2.4.2隔震层阻尼比ξ

2.5自适应保护特性

2.5.1引言

2.5.2基本原理

2.5.3水平向大位移对屈曲临界力的影响

2.5.4考虑竖向荷载转移时隔震层水平力与位移的关系

2.6对并联隔震结构体系的仿真分析

第三章并联基础隔震体系的动力可靠性

3.1可靠性分析的四类基本公式

3.1.1基于地震烈度的可靠度公式

3.1.2基于地震烈度所对应的地面运动加速度峰值分布的可靠度公式

3.1.3考虑地震烈度模糊性的可靠度公式

3.1.4同时考虑地震烈度模糊性和峰值加速度随机性的可靠度公式

3.2线性体系的随机地震反应分析

3.3抗震结构随机振动分析的反应谱法

3.4非线性滞变体系的随机地震反应分析

3.5抗震结构进行可靠性分析的四种破坏准则

3.5.1强度破坏准则

3.5.2变形破坏准则

3.5.3能量破坏准则

3.5.4变形和能量双重破坏准则

第四章实用设计方法的研究

4.1对时程分析法的一点粗浅认识

4.2单质点模型时程分析

4.2.1采用第5页图3(b)所示滑移隔震支座的力—位移曲线时

4.2.2采用第5页图3(a)所示滑移隔震支座的力—位移曲线时

4.3抗震设防目标

4.4设计步骤

第五章工程设计实例：徐州市奎山小区A7#住宅楼

5.1工程概况

5.2计算模型

5.3输入地震波

5.4隔震层参数与力—位移曲线

5.5分析结果

说明

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间发表的论文