隔震结构水平向减震系数取值方法与支墩设计技术研究

摘要

地震不仅造成建筑破坏、房屋内部设备财产损失以及大量人员伤亡，而且给人类精神上造成创伤。隔震技术作为现阶段防御和减轻地震灾害一种颇有效的新方法，可以明显降低上部结构的地震作用。为促进这种高新技术在工程领域的拓展与推广应用，本文以济宁市兴唐—国翠华府20座隔震建筑物为工程背景。采用理论分析和工程实例相结合的方法，基于现有基础隔震技术的研究成果，结合新规范《建筑抗震设计规范》GB50011-2010关于隔震设计的条款，对水平向减震系数取值依据进行了较为系统的分析，并编制了隔震层支墩设计计算程序，可为设计人员理解掌握隔震设计脉络与方法提供参考。
　　 首先，根据隔震结构特点，结合底部剪力法，推出隔震与非隔震结构层间剪力比和层间倾覆力矩比简化计算公式，并运用MATLAB软件对比分析两者之间大小关系。研究表明:(1)结构隔震与非隔震两种情况下各层层间剪力的最大比值位于一层，也就是说对于低、多层建筑，可直接比较结构一层的层间剪力和层间倾覆力矩，取两者的较大值作为水平向减震系数的取值依据;(2)随着隔震房屋总高度的升高，层间倾覆力矩的比值明显增大。
　　 其次，本文立足于济宁实际工程设计资料，通过对楼层剪力比和楼层倾覆力矩比数据进行综合归纳与分析，得出:(1)14-19层的中高层建筑，由于楼层倾覆力矩比增大，水平向减震系数取值的确定尚应计算隔震与非隔震各层倾覆力矩的最大比值，并与层间剪力的最大比值相比较，取二者的最大值;(2)20层以上的隔震建筑物，楼层倾覆力矩比明显大于楼层剪力比，可直接取层间倾覆力矩的最大比值来计算减震系数，与上文推出的理论结论大致相吻合。
　　 最后，论文根据隔震支座传力机理和支墩受力特点，阐述了隔震层支墩设计原理，运用Visual Basic编程工具，开发了短柱与长柱两种不同支墩形式的设计计算程序。运用该程序可提高设计效率，对推广、拓展隔震技术的工程应用具有较深的参考价值。

目录

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CONTENTS

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 基础隔震结构概述

1．2．1 基础隔震体系的基本原理

1．2．2 基础隔震体系的分类

1．2．3 基础隔震体系的优越性

1．3 国内外基础隔震技术的发展和现状

1．4 本文主要研究内容

2 隔震结构水平向减震系数的取值方法

2．1 地震反应计算分析方法

2．1．1 时程分析法

2．1．2 底部剪力法

2．1．3 振型分解反应谱分析方法

2．2 隔震层上部结构水平向减震系数的规定

2．2．1 减震系数概念

2．2．2 隔震结构分部设计法

2．3 水平向减震系数计算分析

2．3．1 基本假设

2．3．2 楼层剪力比与楼层倾覆力矩比简化计算

2．3．2 层间剪力与层间倾覆力矩对比分析

2．4 工程应用实例

2．4．1 工程概况

2．4．2 隔震目标及隔震方案

2．4．3 分析软件和分析基本参数

2．4．4 选用的时程地震波

2．4．5 隔震支座力学性能

2．4．6 水平地震影响系数最大值

2．5 本章小结

3 隔震层下部结构支墩设计技术理论研究

3．1 短柱设计计算方法的理论研究

3．1．1 短柱的破坏状态

3．1．2 短柱正截面承载力计算公式

3．2 长柱设计计算方法的理论研究

3．2．1 长柱的破坏状态

3．2．2 长柱正截面承载力计算公式

3．3 柱斜截面承载力计算公式

3．4 本章小结

4 隔震层下部结构支墩设计计算程序的编制

4．1 程序开发概述

4．1．1 visual basic程序工具简介

4．1．2 程序总体编制方法

4．2 短柱计算程序的编制

4．2．1 短柱计算程序设计流程

4．2．2 短柱计算程序的工程算例

4．3 长柱计算程序的编制

4．3．1 长柱计算程序设计流程

4．3．2 长柱计算程序的工程算例

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 存在的问题与建议

附录

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表学术论文情况