近场地震下基础隔震结构反应谱研究

摘要

本文围绕近场地震下基础隔震结构反应谱展开研究，为了得到近场地震下基础隔震结构的弹塑性反应谱，对结构进行基于性能的抗震设计。本文通过建立单自由度弹性反应谱的运动微分方程，对于弹性体系的运动微分方程和基本公式进行了研究，提出了对反应谱研究应当集中考虑的问题。分析了隔震结构的基本原理，并结合隔震结构的特点选择了等效单质点计算模型，根据铅芯叠层橡胶支座的特性选择Bouc-Wen模型作为恢复力模型，建立了基于Bouc-Wen恢复力模型的弹塑性动力微分方程，同时对动力反应的数值计算方法进行了分析，并利用Newmark-β法对动力微分方程进行了求解。　　为了得到结构在地震作用下的反应谱，本文首先研究了近远场地震动的基本特征，并分析了其对结构的影响，根据近场和远场的划分原则和场地类别的划分原则，对从美国地震数据库（PEER）选取的134条地震波进行了分类，根据地震动特征周期的定义和地震动的特点，得到各类场地的特征周期和地震动水平影响系数最大值。本文对阻尼比为0.05和0.2情况下的加速度反应谱进行计算，通过对弹性微分方程的求解，得到近远场地震下各类场地的相对加速度反应谱，根据相对加速度反应谱和水平影响系数的关系建立了不同场地条件下的水平影响系数谱，利用最小二乘法对水平影响系数谱进行拟合，得到了弹性加速度水平影响系数反应谱。研究发现，近场地震下的水平影响系数最大值相比远场较大。　　在给定强度折减系数和阻尼比的基础上，对基于Bouc-Wen恢复力模型的弹塑性微分方程进行求解，得到近场和远场地震下三类场地条件下的等强度延性需求谱，对等强度延性需求谱进行拟合，建立R?μ?T三者的关系，利用R?μ?T关系并基于弹性加速度水平影响系数谱建立近场和远场地震下三类场地条件下的弹塑性位移谱。研究发现，近场地震下弹塑性位移谱谱值比远场谱值小，表明对近场地震下的结构进行隔震效果比远场较好。　　对铅芯隔震橡胶支座进行了压剪试验，并对铅芯隔震橡胶支座压剪试验的结果进行分析，由试验结果计算出支座屈服后刚度值和屈服力试验值，对液化天然气储罐进行振动台试验，将振动台试验结果与弹塑性位移谱结果进行对比，发现基于性能的反应谱分析较接近结构的实际反应，验证了本文所提出反应谱的合理性，表明本文的研究成果具有一定的工程应用价值。

目录

声明

1. 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文的主要研究内容

2. 反应谱理论研究方法

2.1 反应谱理论综述

2.2 基础隔震结构基本原理

2.3 动力反应的数值计算

2.4 本章小结

3. 反应谱的建立

3.1 反应谱的动力微分方程求解

3.2 地震动特性和地震波的选取

3.3 建立弹性反应谱

3.4 建立弹塑性反应谱

3.5 本章小结

4. 弹塑性位移谱和振动台试验对比

4.1 LRB隔震支座压剪试验

4.2 储罐振动台试验

4.3 储罐试验结果和弹塑性位移谱计算结果分析

4.4 本章小结

5. 结论与展望

5.1 本文的主要成果

5.2 展望

致谢

参考文献