金属滑移隔震支座结构的减震性能分析

摘要

随着人类城市化建设的加快，建筑结构整体向更高、更密集的方向发展。地震对于建筑结构的影响也越加明显，进而影响人类社会文明的进程。地震灾害具有突发性、毁灭性、规模性、次生灾害大的特点，在无法精确地预测地震的情况下，如何保障建筑物在地震作用下的安全性，成了当今建筑技术发展的一个重要方向。无数的事实证明，通过加大结构的刚度而增加建筑对地震的抵抗能力的方法在一些突发大震下，已不能满足人类对生命财产安全的要求。在此背景下，产生了以“隔震消能”为主要手段的一系列的减震技术，并取得了良好地效果。本文研究的主要内容是减震技术中的基础隔震，基于自复位式金属滑移隔震支座的大型振动台试验数据，分析对比试验中隔震结构与传统抗震结构在地震作用下的反应，再辅以软件分析，论证金属滑移隔震支座的减震性能。研究结果表明:
　　 1.以地震力大小作为研究对象。通过分析地震动作用下，隔震结构与抗震结构的层加速度，发现隔震结构的地震加速度反应明显小于抗震结构，而且与抗震结构层峰值加速度随层高稳步增大的情况不同，隔震结构的层峰值加速度没有明显的放大。
　　 2.以基础传到上部结构的能量作为研究对象。通过分析地震动作用下结构的速度及卓越速度，地震传输到隔震结构上部结构的能量值已经非常小，这符合一些先进国家对于隔震结构基于能量的设计观点，说明金属滑移隔震支座具有其一定的先进性及可行性。
　　 3.以位移作为研究对象。通过软件分析结构的层间位移，隔震结构的层间相对位移值都明显低于抗震结构，相应的层剪力也有不同幅度的降低。这为保障结构在地震作用时的侧移刚度、结构的安全及舒适度提供了可行性办法。
　　 4.以隔振支座自身属性为研究对象。通过对隔震支座摩擦系数的研究，可见其对隔震支座的隔震效果有着一定的影响，随着摩擦系数在合理范围内的增加，上部结构的峰值加速度相应增大，层间位移与层柱底剪力相对增大，这为今后合理优化隔震支座提供了一定的理论基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．1．1 地震灾害

1．1．2 地震作用下工程结构的破坏现象

1．2 地震分析的发展历程

1．2．1 静力理论阶段(20世纪初至20世纪40年代)

1．2．2 反应谱理论阶段(20世纪40年代至20世纪60年代)

1．2．3 动力理论阶段(20世纪60年代至今)

1．3 隔震与传统抗震的对比

1．4 基础隔震结构的原理、理论依据及摩擦摆隔震系统简介

1．4．1 基础隔震的概念及组成

1．4．2 基础隔震的原理

1．4．3 基础隔震的动力分析

1．4．4 基础隔震的能量表达

1．4．5 摩擦摆隔震系统简介

1．5 本文研究的主要内容

第二章 金属滑移隔震支座原理及振动台试验简介

2．1 金属滑移隔震支座的基本原理

2．1．1 金属滑移隔震支座的基本构成

2．1．2 金属滑移隔震支座的模型分析

2．1．3 金属滑移隔震支座附加阻尼分析

2．2 振动台试验简介

2．2．1 振动台简介

2．2．2 隔震支座及附加阻尼系统

2．2．3 上部结构简介

2．2．4 试验数据的采集

2．2．5 地震波及试验工况的选取

2．3 本章小结

第三章 大型振动台试验减震效果分析

3．1 结构加速度反应分析

3．1．1 X、Y方向结构加速度反应时程图分析

3．1．2 X、Y方向结构各层峰值加速度分析

3．1．3 X、Y方向结构各层峰值加速度隔震率分析

3．2 结构能量分析

3．3 本章小结

第四章 金属滑移隔震支座结构的有限元分析

4．1 摩擦摆隔震单元

4．2 模型建立、分析方法及相关参数的确定

4．2．1 模型简介

4．2．2 模型分析方法

4．2．3 摩擦摆隔震单元相关参数的确定

4．2．4 时程工况中比例系数的确定

4．3 有限元计算结果分析

4．3．1 结构峰值加速度分析

4．3．2 结构层间位移分析

4．4 隔震支座摩擦系数对隔震结构的地震动反应影响

4．4．1 层节点峰值加速度分析

4．4．2 结构层间位移分析

4．4．3 层剪力分析

4．5 本章小结

第五章 全文总结与展望

全文总结

不足及展望

参考文献

致谢