基础隔震技术在RC框架结构抗震加固中的分析与应用

摘要

基础隔震技术因其在实际地震中展现出的优异的抗震性能，越来越广泛地被应用于工程结构抗震，是目前世界上应用的比较成熟的一种减震控制技术。同时，由于具有减震效果好、施工周期短、对建筑上部结构免于加固的优势，基础隔震技术也被广泛应用于既有建筑的抗震加固工程中，因此研究隔震技术在钢筋混凝土(RC)框架结构抗震加固的应用具有重要的意义。本文主要完成的工作如下：
　　(1)以某框架结构体育馆抗震加固工程为背景，采用Bouc-Wen模型来模拟橡胶隔震支座，建立基础隔震加固后隔震结构与原非隔震结构的计算模型，利用模态分析和动力时程分析，结果表明，设置隔震支座后的结构与未设置隔震支座的结构相比，隔震结构在多遇地震以及罕遇地震下的自振周期大大延长，顶层加速度、楼层剪力、层间位移角都显著减小，隔震支座的滞回曲线饱满，隔震层吸收了大部分的地震能量，凸显结构经过隔震加固后的减震效果。
　　(2)对隔震加固后基础隔震结构与原非隔震结构的计算模型分别进行了Pushover分析。首先，定义了结构抗震性能水准，然后在文中所述的推覆条件下，根据梁、柱塑性铰的分布及发展程度得出隔震结构在罕遇地震作用下属于基本完好，而非隔震结构属于较严重破坏。这说明了结构在设置隔震支座后的抗震性能水准得到了显著提升。
　　(3)探究了橡胶隔震支座类型及布置方式对隔震结构减震效果的影响。结果表明，在地震作用下，普通橡胶隔震支座对结构加速度的控制更为出色，但对结构层间位移和层间剪力的控制效果没有铅芯橡胶隔震支座好。因此，在进行隔震加固设计时，通常采用普通橡胶隔震支座与铅芯橡胶隔震支座的组合布置。同时，隔震支座不同的布置方式会对隔震加固结构的减震性能有较大的影响，在本工程大开洞混凝土结构抗震加固中，铅芯隔震支座应该布置于于结构外围，普通橡胶隔震支座布置在内部洞口周边，这样布置有利于结构抗震性能的提高。
　　(4)探究了橡胶隔震支座参数对隔震结构减震效果的影响。研究结果表明，在相同的场地条件下，等效水平刚度、屈曲前刚度、屈服力对基础隔震结构的减震效果具有显著影响。随着等效水平刚度、屈曲前刚度、屈服力的不断增大，隔震结构的基底剪力幅值和顶层加速度幅值均增大，但隔震层位移幅值变小，即隔震效果变差。因此，对于隔震设计及隔震加固设计，合理的选用铅芯橡胶隔震支座参数是极为重要的。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 工程结构的抗震加固

1．2．1 传统抗震加固

1．2．2 基础隔震加固

1．3 结构隔震体系概述

1．3．1 隔震的基本原理

1．3．2 隔震的发展与应用现状

1．3．3 隔震结构在地震中的表现

1．3．4 隔震结构的优点

1．3．5 隔震技术的适用条件和应用范围

1．4 本文研究的主要意义与内容

1．4．1 本文研究的意义

1．4．2 本文研究的主要内容

第二章 隔震支座的性能分析

2．1 隔震装置的简介

2．2 隔震支座的分类

2．3 橡胶隔震支座的形状系数与力学性能

2．3．1 橡胶隔震支座的形状系数

2．3．2 橡胶隔震支座的力学性能

2．4 橡胶隔震支座的恢复力模型

2．4．1 等效线性模型

2．4．2 双线型模型

2．4．3 Bouc-Wen模型

2．5 本章小结

第三章 基础隔震结构的动力分析

3．1 隔震结构动力分析

3．1．1 单质点基础隔震体系的动力分析

3．1．2 多质点基础隔震体系的动力分析

3．2 隔震结构动力方程的数值解法

3．2．1 结构动力方程的数值求解过程

3．2．2 数值积分方法

3．3 隔震结构的能量分析方法

3．3．1 能量分析的基本假设

3．3．2 能量分析的设计准则

3．3．3 能量分析的能量平衡方程

3．3．4 能量分析的计算方法

3．4 本章小结

第四章 基础隔震加固结构抗震性能分析

4．1 引言

4．2 隔震加固结构工程概况

4．3 加固方案的选择

4．3．1 加固方案的比选

4．3．2 隔震支座的选择

4．3．3 隔震支座的安装

4．4 结构有限元模型的建立

4．5 地震波的选取

4．6 模态分析

4．6．1 模态分析概述

4．6．2 隔震结构模态分析

4．7 多遇地震作用下的时程分析

4．7．1 7度(0．15g)多遇地震下的剪力响应

4．7．2 7度(0．15g)多遇地震作用下的体育馆顶部加速度时程分析

4．8 罕遇地震作用下的时程分析

4．8．1 7度(0．15g)罕遇地震作用下的体育馆顶部加速度时程分析

4．8．2 7度(0．15g)罕遇地震作用下的位移响应分析

4．8．3 7度(0．15g)罕遇地震作用下的能量消耗时程分析

4．9 支座力与位移滞回曲线

4．10 本章小结

第五章 基础隔震结构的静力弹塑性分析

5．1 概述

5．2 静力弹塑性分析原理

5．2．1 静力弹塑性分析方法的基本假定

5．2．2 静力弹塑性分析方法的基本思路

5．2．3 静力弹塑性分析方法的基本步骤

5．3 隔震结构的Pushover分析

5．3．1 模型的建立

5．3．2 构件的性能水准

5．3．3 结构抗震性能水准

5．3．4 侧向加载模式及分析工况的选择

5．3．5 隔震结构与非隔震结构的Pushover曲线及性能点分析

5．3．6 塑性铰的开展情况对比

5．3．7 基于塑性铰的性能状态分析

5．4 本章小结

第六章 隔震支座参数及布置方式对减震效果的影响分析

6．1 不同类型隔震支座对减震效果的影响分析

6．1．1 反应谱分析

6．1．2 罕遇地震下的加速度时程

6．1．3 罕遇地震下的剪力幅值

6．1．4 罕遇地震下的层间位移角幅值

6．2 等效水平刚度对隔震结构减震性能的影响

6．2．1 多遇地震下的反应谱分析

6．2．2 罕遇地震下的时程分析

6．3 隔震支座屈服前刚度对隔震结构减震性能的影响

6．4 隔震支座屈服力对隔震结构减震性能的影响

6．5 隔震支座的布置方式对隔震结构减震性能的影响

6．6 本章小结

第七章 结论与展望

7．1 本文的主要结论

7．2 存在的问题与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果