一种新型滚轴隔震支座的研究

摘要

在隔震技术研究之初，大多数学者以研究滑动、滚动隔震为主。后来，由于夹层橡胶隔震支座技术的引进以及滚动隔震自身难以克服的缺陷，学者们把注意力转移到夹层橡胶隔震支座技术上，滚动隔震研究被搁置。但是夹层橡胶隔震支座也有其缺点，如：抗拉力不是很高、生产制造质量要求高等等。本文针对夹层橡胶隔震装置的不足及滚动隔震支座的优点提出了一种新型双层滚轴隔震装置。并通过理论、仿真分析来论证这种装置的可行性。 本文主要完成了如下的工作： 1．提出一种新型双层滚轴隔震支座，并从竖向承载力、复位、限位、消能等方面论证其可行性，并给出新型双层滚轴隔震支座参数的计算方法； 2．利用ANSYS 建立层间剪切模型，对比隔震与未隔震结构的地震反应； 3．利用 MATLAB 建立层间剪切模型，对比隔震与未隔震结构的地震反应； 4．通过对比上述两种分析方法的结果，说明本文所编制的程序的正确性，进而说明本文提出的新型双层滚轴隔震支座在理论上是可行的； 5．在原有新型双层滚轴隔震支座的基础上，加入碟形弹簧，进行竖向隔震的分析。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2隔震技术的原理、优越性

1.3基础隔震的分类及各自特点

1.3.1夹层橡胶垫隔震

1.3.2滑动摩擦隔震

1.3.3滚动隔震

1.3.4摆式隔震

1.3.5组合隔震体系

1.4国内外隔震技术的应用

1.5竖向震动控制

1.5.1竖向地震控制的研究现状

1.6基础隔震研究中存在的问题

1.6.1夹层橡胶垫支座存在的问题

1.6.2隔震层位移过大的问题

1.6.3竖向隔震的问题

1.7本课题研究的内容及方法

第二章新型滚动隔震支座的设计与研究

2.1隔震结构的基本特性

2.2隔震支座对结构自振频率的影响

2.3新型滚动隔震支座的研制

2.3.1隔震支座的竖向承载及水平隔震装置

2.3.2隔震支座的限位、复位、消能装置

2.4双层滚轴隔震支座参数的计算

2.4.1滚轴的受力分析及计算

2.4.2钢承板及滚轴的强度要求

2.4.3钢承板与滚轴之间摩擦系数的确定

2.5双层滚轴隔震支座恢复力特性计算模型

2.6新型双层滚动隔震支座的优点

2.7本章小结

第三章竖向减震装置碟簧的设计与研究

3.1竖向减震装置的基本要求

3.2碟形弹簧竖向减震的原理及特点

3.2.1碟形弹簧竖向减震的原理

3.2.2碟形弹簧的特点

3.3碟形弹簧支座设计

3.3.1普通碟形弹簧

3.3.2碟簧组成形式

3.3.3碟形弹簧的设计计算

3.3.4碟形弹簧的选择与设计

3.4碟簧与双层滚轴隔震支座的组合方式

3.4.1刚度计算

3.4.2碟簧双层滚轴隔震支座的优点

3.5本章小结

第四章双层滚轴隔震体系的动力时程分析

4.1单质点基础隔震体系结构的动力分析

4.1.1动力分析模型

4.1.2隔震结构位移反应分析

4.2多质点基础隔震结构动力分析

4.2.1多质点隔震动力分析模型

4.2.2隔震结构动力分析

4.2.3系统刚度矩阵

4.2.4系统质量矩阵

4.2.5阻尼矩阵

4.3振动方程的积分方法

4.3.1Newmark—β法

4.3.2 Wilson-θ法

4.4隔震体系上部结构的恢复力模型

4.4.1退化三线形模型

4.4.2拐点的处理

4.4.3恢复力模型参数计算

4.5本章小结

第五章基于ANSYS、MATLAB分析双层滚轴隔震体系

5.1地震波的选择与调整

5.2隔震与非隔震结构的ANSYS时程分析

5.2.1隔震支座数值模型

5.2.2上部结构在ANSYS中的模拟方式

5.2.3隔震结构设计步骤

5.2.4实例分析

5.3隔震与非隔震结构的MATLAB时程分析

5.3.1算例分析

5.4 ANSYS与MATLAB时程分析对比

5.5本章小结

第六章碟簧双层滚轴隔震体系的MATLAB竖向地震反应分析

6.1竖向隔震结构的动力分析模型

6.1.1基本假定

6.1.2竖向地震下隔震结构的运动方程

6.2算例分析

6.2.1计算结构的基本参数

6.2.2竖向隔震系统基本参数

6.2.3隔震装置的非线性本构关系

6.3隔震前后结构的动力特性

6.4隔震前后竖向地震响应计算结果

6.5本章小结

第七章结论及展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢