附加隔震支座的巨子结构抗震性能分析

摘要

众所周知，建筑成本较高的高层与超高层建筑，其建筑功能多样，同时人员与财产高度密集；故灾害发生之时较于普通建筑物来讲，其存在的风险较大。毫无疑问，在高层和超高层建筑结构的发展中，开发出安全系数更高、经济适用并能够符合建筑功能要求的新体系迫在眉睫。至今，计算机软件结构分析技术的空前发展和通用有限元软件的日趋成熟不仅为众多大型复杂结构工程的抗震有限元分析提供了更有效的条件，而且加速了大型高层建筑结构分析与设计的发展。 巨子结构是一种新型的减震结构体系，为了充分发挥其减震隔震性能，本文应用大型通用有限元软件ANSYS建立隔震支座单元，均匀布置于子结构柱柱底，形成了新型巨子减震结构体系一附加隔震支座的巨子结构。为了分析巨子结构的隔震效果，本文建立了巨子结构三维空间有限元简化模型，并对比分析了巨子结构与传统巨型框架结构的抗震性能。首先，通过模态分析，讨论了两种结构的自振频率和周期；其次，对两种结构体系进行多遇地震响应条件下的弹性时程分析以及罕遇地震响应作用下的弹塑性时程分析，探讨了两种结构的位移、加速度等响应值。结果显示，较之于传统巨型框架结构，巨子结构周期延长，频率减小；主结构和子结构顶层的位移、加速度等响应值均有所减小。因此，采用隔震支座的巨子结构具备良好的减震隔震效果。与此同时，巨子结构上部地震作用的减小，致使结构自身的抗震措施也相应减少，从而获得结构造价降低与房屋使用功能改善的效果。 最后，论文对巨子结构的隔震支座参数影响进行分析，通过其在EL-CENTRO地震波激励作用下的动力响应分析，得出巨子结构采用隔震支座的最优参数。研究发现，采用隔震支座的巨子结构能够大幅度削弱结构体系的水平地震作用，隔震支座参数变化对巨子结构抗震性能有重要影响，但随着隔震支座的阻尼系数和水平刚度的增加，巨子结构的隔震效果并非越来越好，而是存在一个优化值。因此，仅通过增大隔震支座水平刚度和阻尼系数并非能改善巨子结构的隔震效果，其隔震影响效果仍需进一步研究。 本文通过探究巨子结构的隔震效果及减震隔震性能特点，希望为此后超高层建筑工程的结构设计提供全面可靠的理论数据支撑。

目录

第一个书签之前

1 绪论

1.1 选题背景

1.1.1 超高层建筑结构体系的发展趋势

1.1.2 巨子结构的简介

1.2 国内外技术现状

1.3 本文的选题意义

1.4 本文的主要研究内容

2 结构的地震响应分析方法综述

2.1 静力分析方法

2.2 反应谱分析方法

2.3 时程分析方法

2.4 结构力学模型

2.5 数值计算方法

2.6 本章小结

3 隔震支座的有限元建模

3.1 隔震系统的工作机理

3.2 隔震支座简介

3.3 隔震支座分类

3.4 有限单元法及ANSYS简介

3.4.1 有限单元法简介

3.4.2 有限元软件ANSYS简介

3.5 隔震支座在ANSYS中的模拟

3.6 阻尼器性能简述

3.7 本章小结

4 巨子结构的抗震性能分析

4.1 结构的地震破坏机理

4.2 地震动的选取

4.2.1 选波的基本原则

4.2.2 地震波类别及选用

4.2.3 地震波幅值的调整

4.2.4 选用地震波

4.3 有限元计算模型

4.3.1 有限元模型

4.3.2 单元选择和网格划分

4.3.3 边界条件及加载

4.3.4 钢材的本构

4.3.5 阻尼选取

4.4 模态分析

4.4.1 模态分析简述

4.4.2 模态分析结果及对比分析

4.5 多遇地震作用下的时程分析

4.5.1 EL-CENTRO波时程分析

4.5.2 TAFT波时程分析

4.5.3 兰州波时程分析

4.6 罕遇地震作用下的时程分析

4.6.1 EL-CENTRO波时程分析

4.6.2 TAFT波时程分析

4.6.3 兰州波时程分析

4.7 隔震支座耗能滞回曲线

4.8 本章小结

5 巨子结构隔震支座参数影响分析

5.1 竖向刚度影响分析

5.1.1 位移时程结果分析

5.1.2 加速度时程结果分析

5.2 水平刚度影响分析

5.2.1 位移时程结果分析

5.2.2 加速度时程结果分析

5.3 阻尼系数影响分析

5.3.1 位移时程结果分析

5.3.2 加速度时程结果分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 本文主要工作和结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

硕士期间发表论文：