基于主子系统辐合效应的直接空冷结构体系地震响应与破坏机理研究

摘要

研究了直接空冷结构体系抗震计算时地震动输入中的关键问题。建议按照反应谱计算地震作用并采用时程分析法进行补充计算。根据直接空冷结构体系的振动特性，建议考虑水平地震作用、竖向地震作用以及双向水平地震作用下的扭转作用。选择Kanai-Tajimi地震动模型，基于我国现行抗震规范(GB50011-2001)并利用随机极值原理进行参数研究。给出了多遇地震作用下的模型参数，对罕遇地震作用下的模型参数进行了初步探讨。在线性单自由度体系随机振动理论基础上提出了随机地震反应谱，给出了谱值及其概率分布。利用非线性体系随机振动理论对弹塑性随机地震反应谱也进行了探讨。提出了二阶系统的功率谱输入机制，包括适用于小质量无调谐设备系统的双重过滤楼面谱，适用于大质量体系考虑主子系统耦合动力相互作用的楼面功率谱。
　　 建立了直接空冷结构体系的简化动力计算模型，模型中考虑了结构系统和二阶系统偏心引起的扭转效应，基于结构—设备耦合效应理论推导了在双向地震作用下的平扭耦联响应；将地震动假定为平稳随机过程，求解了直接空冷结构体系在随机她震作用下的地震响应。
　　 采用SAP2000有限元程序，采用合适的单元模拟设备系统，建立了同时包括主子系统及其连接的空间有限元计算模型，并对耦合体系进行了反应谱分析、线性时程分析、非线性时程分析以及功率谱密度分析，分析得到了结构的整体反应以及构件的地震响应。计算表明，直接空冷结构体系在地震作用下角柱地震反应大于中柱，悬挑端反应大于中部；边缘部位设备系统更容易遭受破坏，这是由于结构系统的扭转特性造成的。
　　 采用于结构方法分析了结构—设备耦合体系的破坏准则与破坏机制。分析了耦合系统在地震作用下的性能水准，提出了直接空冷结构体系的抗震性能目标。归纳了设备系统的计算模型，并给出了设备系统的破坏准则；试验研究了大尺寸薄壁钢筋混凝土管柱的抗震性能；理论分析了钢桁架在地震作用下的受力状况与破坏形式。提出直接空冷结构体系中，温度应力的“放”与地震作用的“抗”存在矛盾，并提出了解决的构造措施。
　　 基于以上问题的研究，论文最后分析了现有直接空冷结构体系的抗震性能以及抗震计算方法与抗震设计指标，并对新型结构体系进行了展望。

目录

第1章 绪论

第2章 直接空冷结构体系动反应特性与基本理论研究

第3章 直接空冷结构体系拟动力试验研究

第4章 直接空冷结构体系非经典阻尼研究

第5章 地震动模型与输入

第6章 直接空冷结构体系动力计算模型与地震响应理论分析

第7章 直接空冷结构体系地震响应有限元计算

第8章 强震作用下结构—设备耦合体系破坏机理研究

第9章 结论与建议

附录

致谢

论文说明:LIST OF FIGURES AND TABLES

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