新型复合隔震支座对偏心框架结构扭转效应影响分析

摘要

近年来，随着建筑功能的多样性和城市发展的需要，突出个性特点，摆脱传统布局形式，众多平面不规则建筑结构大量涌现。且平面不规则使建筑结构在地震作用下表现出明显的扭转破坏特征，也诱发出结构的平扭耦联效应，使结构的破坏程度大大增加。传统的抗震设计已不能满足要求。隔震技术适用于不同结构类型，使上部结构运动与地面运动分开，减少上部结构的地震反应。区别于传统的隔震支座对位移方向无法控制，尤其对具有扭转效应的结构不利，新型复合隔震支座引入弹簧提供系统的回复力，与铅芯橡胶支座共同作用，最大特点是能够使上部结构在地震作用下实现最大程度的平动。研究新型复合隔震结构在双向水平地震作用下的平扭耦联地震反应不仅是对建筑结构基础隔震理论的发展和完善，而且对建筑物的抗震防护也有着十分重要的现实意义。
　　本文对双向水平地震作用下新型复合隔震结构的平扭耦联地震反应进行了重点地研究与分析，主要内容如下:
　　首先，根据达朗贝尔原理，按照结构静力分析的矩阵位移法推导出结构的平扭耦联振动方程;以四组偏心率:0.05、0.10、0.15以及0.20为基础，设计质量偏心布置方案和刚度偏心布置方案，建立偏心抗震结构模型和偏心隔震结构模型，并进行模态分析。研究新型复合隔震支座对结构自振周期以及扭转周期比的影响。
　　其次，在质量与刚度偏心布置方案下，分别对抗震结构和隔震结构进行动力时程分析。对比结构加速度响应、位移响应、层间位移角、扭转位移比、层间扭转角等分析新型复合隔震结构平扭耦联反应规律。
　　最后，通过结构最大加速度响应、最大位移响应、最大层间位移角、最大扭转位移比、最大层间扭转角的减震效果分析新型复合隔震支座对质量偏心结构和刚度偏心结构的适用性。并分析新型复合隔震支座对质量偏心结构和刚度偏心结构在Northridge波、Taft波、User波作用下的减震效果。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 扭转震害

1．2 基础隔震技术

1．3 国内外对偏心结构平扭耦联地震反应的研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 新型复合隔震支座

1．5 本文研究内容

2 偏心隔震扭转理论与结构模态分析

2．1 结构偏心基本理论

2．1．1 质心与刚心

2．1．2 偏心距与偏心率

2．2 新型复合隔震支座的理论分析

2．2．1 新型复合隔震支座的构造

2．2．2 运动轨迹理论分析

2．2．3 运动轨迹模拟分析

2．3 结构动力运动反应

2．4 扭转控制指标

2．4．1 扭转位移比

2．4．2 扭转周期比

2．5 结构分析模型与有限元建模

2．5．1 模型基本假定

2．5．2 结构振动模型

2．5．3 结构有限元建模

2．6 偏心结构布置方案

2．6．1 质量偏心结构布置方案

2．6．2 刚度偏心结构布置方案

2．7 偏心结构模态对比分析

2．8 偏心结构扭转周期比对比分析

2．9 本章小结

3 质量偏心结构扭转效应时程分析

3．1 结构地震反应的时程分析法

3．2 地震波的选择

3．3 加速度反应对比分析

3．4 位移峰值反应对比分析

3．5 层间位移角反应对比分析

3．6 扭转位移比对比分析

3．7 层间扭转角对比分析

3．8 质量偏心结构减震效果分析

3．9 本章小结

4 刚度偏心结构扭转效应时程分析

4．1 加速度反应对比分析

4．2 位移峰值反应对比分析

4．3 层间位移角反应对比分析

4．4 扭转位移比对比分析

4．5 层间扭转角对比分析

4．6 刚度偏心结构减震效果分析

4．7 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历

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