隔震结构力学性能测试及振动台试验研究

摘要

隔震技术是不同于传统抗震技术的一种被动控制技术。它通过设置隔震层来延长结构的周期，改变结构动力特性，吸收并消耗地震能量，以确保结构的安全。经过近三十年的研究，隔震技术在应用基础理论和工程实践等方面取得了一系列研究成果。美国Northridge地震(1994年)和日本阪神地震(1995年)地震区隔震结构的强震观测结果表明，隔震结构是当前一种有效的减轻地震灾害的新型结构。 本论文从隔震结构的叠层橡胶支座竖向压缩性能研究开始，完成了一隔震结构(三里河三区12＃地危旧房改造工程)施工过程中橡胶支座的竖向变形现场实测。根据实测数据和施工荷载模拟，得到了施工过程中叠层橡胶支座竖向变形随上部荷载增加的变化规律及影响橡胶支座竖向刚度的因素。此前国内尚没有这方面实际工程的实测记录，此次实测为叠层橡胶支座隔震技术的推广应用提供了经验参数和资料。 其次，本论文对叠层橡胶支座隔震结构的动力特性进行了研究。利用环境脉动作为激励振源，测试了一叠层橡胶支座隔震结构(三里河三区12＃地危旧房改造工程)的脉动响应信号，并利用工程振动反演理论分析得到了该结构的固有频率、振型、阻尼比等动力特性。将其与理论计算结果进行了比较分析，可以认为用脉动法获得的是隔震结构发生微小变形时的动力特性，为今后进行隔震结构的设计提供了参考。 最后，本论文完成了比例为1/10的高层板柱剪力墙(无梁楼盖)隔震结构模型和非隔震结构模型的模拟地震振动台对比试验。对隔震结构模型和非隔震结构模型的动力特性、加速度反应、位移反应进行了比较，并将试验结果与理论计算结果进行比较分析，得到如下结论：在不同强度的地震作用下，隔震结构各楼层的加速度反应明显减小，各楼层加速度值沿高度呈明显K字分布，即加速度值先减小然后继续增大；隔震结构项部的最大加速度反应约为非隔震结构的1/3，其上部的总水平地震作用降低1.5度左右，隔震效果明显；隔震模型上部结构的层间位移很小，上部结构基本呈整体平动状态，非隔震结构的层间位移大于隔震结构的层间位移，非隔震结构呈整体弯曲变形状态；采取隔震措施的高层板柱剪力墙结构的抗震性能大大改善，明显减小了上部结构的加速度反应、位移反应，抗震安全性显著提高。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2建筑物抗震的发展

1.2.1消极抗震

1.2.2积极抗震

1.3隔震结构体系概述

1.3.1隔震技术的基本原理

1.3.2隔震结构的分类

1.3.3隔震技术的发展

1.4橡胶支座隔震结构

1.4.1橡胶支座隔震结构的优缺点

1.4.2橡胶支座隔震技术国内外的研究现状

1.5本论文的研究目的和主要研究内容

第二章施工过程中叠层橡胶支座压缩性能研究

2.1引言

2.2叠层橡胶支座理论及基本性能

2.2.1叠层橡胶支座结构和特征

2.2.2叠层橡胶支座理论的假定条件

2.2.3叠层橡胶支座竖向刚度及竖向位移

2.2.4叠层橡胶支座水平刚度

2.2.5叠层橡胶支座的阻尼

2.3工程概况与测试方案

2.3.1工程概况

2.3.2测试仪器

2.3.3测试方案

2.4叠层橡胶支座上的施工荷载模拟

2.5叠层橡胶支座竖向变形误差分析

2.5.1初步数据处理

2.5.2误差分析

2.6叠层橡胶支座压缩性能分析

2.6.1橡胶支座竖向刚度分析

2.6.2橡胶支座面压分析

2.6.3拟合曲线形式分析

2.7其它因素对叠层橡胶支座压缩性能的影响

2.7.1仪器精度影响

2.7.2混凝土收缩影响

2.7.3温度影响

2.8本章小结

第三章隔震结构动力特性脉动测试研究

3.1引言

3.2测试要求与试验数据分析方法

3.2.1测试目的

3.2.2测试方法

3.2.3测试仪器的要求

3.2.4传感器布置原则

3.2.5试验数据分析方法

3.3测试方案与数据采集

3.3.1测试内容

3.3.2测试仪器

3.3.3测点布置

3.3.4数据采集

3.4隔震结构动力特性理论分析

3.5隔震结构动力特性实测分析

3.5.1数据的可靠性

3.5.2结构的自振频率分析

3.5.3结构的振型分析

3.5.4结构的阻尼比

3.6本章小结

第四章隔震结构模型振动台试验研究

4.1引言

4.2隔震结构模型振动台试验概要

4.2.1隔震结构模型设计

4.2.2输入地震波

4.2.3量测系统和传感器布置

4.3模型结构动力特性

4.3.1模型结构的自振频率和阻尼比

4.3.2模型结构的振型

4.4模型结构最大加速度反应

4.4.1隔震模型加速度反应

4.4.2非隔震模型加速度反应

4.4.3隔震模型与非隔震模型加速度反应比较

4.5模型结构位移反应和层间位移角

4.5.1隔震模型位移反应

4.5.2隔震模型与非隔震模型位移反应比较

4.5.3隔震模型层间位移角反应

4.5.4隔震支座位移

4.6模型结构试验现象分析

4.6.1隔震模型试验现象分析

4.6.2非隔震模型试验现象分析

4.7隔震结构试验结果与理论计算结果比较

4.7.1自振频率

4.7.2加速度反应

4.7.3层间位移反应

4.7.4隔震层位移反应

4.8本章小结

结论与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间所发表的学术论文及参与的主要科研项目

致谢