組合隔震與三維隔震(振)理論及試驗研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、1994年美國北嶺地震、1995年日本阪神地震、1999年土耳其伊茲米特地震、1999年中國臺灣集集地震和2008年中國汶川地震,均產(chǎn)生了重大的人員傷亡和結構破壞。隔震是一種代表性的減震技術,在新建工程和舊房改造中已廣泛應用。隔震通過延長結構自振周期、增加阻尼而避免與短周期為主的地震發(fā)生共振。最近,為減小結構地震響應,隔震技術也在柔性結構中得到應用。
  至今,在城市地鐵和交通運輸線旁邊建造了許多建筑,列車的輪軌接觸產(chǎn)生的噪聲和振

2、動通過地基傳到附近的建筑,因而降低了居民的生活質量。隔震技術雖然能有效地減小水平地震反應,但無豎向減振功能。為降低結構的地震和振動響應,新型的三維隔震(振)系統(tǒng)有待研究和開發(fā)。
  目前,我國在減振領域進行了豐富的研究工作,大量的論文和文章重點關注理論研究和隔震改良,然而,在隔震設計及應用問題等卻缺乏重視。本文對隔震技術應用有關方面進行了研究,包括:
  (1)推導了隔震結構的諧振響應,研究了系統(tǒng)參數(shù)對響應的影響,分析了反應

3、過程;
  (2)設計了一新型三維隔震(振)支座,對該支座進行了試驗驗證。對彈性滑板支座進行了試驗研究;
  (3)對5層鋼框架模型進行了隔振對比試驗、純滑移隔震和組合隔震的振動臺試驗研究;
  (4)采用簡化模型對試驗結果進行了仿真分析;
  (5)研究并探討了近斷層隔震結構的地震反應和隔震設計;
  (6)對隔震設計譜進行了修正,提出了等效線性預測方法;
  (7)介紹了組合隔震技術、三維隔震(振

4、)技術的工程應用。
  對于隔震分析,掌握結構最大地震反應規(guī)律比了整個反應過程更為重要。出于上述目的,第2章推導了單自由度隔震結構模型穩(wěn)態(tài)反應,對于剛性摩擦滯回模型,在自由振動和穩(wěn)態(tài)反應基礎上,探討了系統(tǒng)的反應整體過程。得出了隔震結構的最大反應與輸入的最大速度、隔震結構周期和頻比相關的結論。
  第3章介紹了本文研究的隔震和隔振支座,并進行了試驗研究。三維隔震(振)支座包括聯(lián)接板、豎向隔振體和水平隔震支座。豎向隔振體和水平隔

5、震支座剛度小,可使隔震(振)結構在豎向和水平向的基頻遠離環(huán)境振動和地震的主要頻率。對三維支座進行了驗證試驗。另外,彈性滑板支座是組合隔震技術中重要的隔震支座。本章還對彈性滑板支座進行了壓縮試驗、壓剪試驗、壓力相關性能試驗和頻率相關性能試驗研究。探討了新型的聚氨酯橡膠支座在隔震(振)中的應用。
  純滑移隔震技術在國內(nèi)有許多工程應用,而該技術存在罕遇地震中隔震層有很大位移、上部結構產(chǎn)生扭轉反應和地震后存在較大的不可恢復位移等缺陷。第

6、4章中,為研究純滑移隔震性能,進行了一維、二維和三維的地震模擬振動臺試驗。試驗采用5層鋼框架模型,兩方向高寬比分別為2.5和5,尺寸相似比為1/4,隔震層由4個直徑100mm的彈性滑板支座構成。對試驗結果進行了數(shù)值模擬對比分析。試驗與數(shù)值模擬結果證明了純滑移隔震技術存在的缺陷。試驗還表明,雖然模擬地震試驗中,單個支座的軸力變化大,水平性能不穩(wěn)定,但隔震層的豎向荷載變化相對較小,隔震層的整體滯回性能穩(wěn)定。所以,采用彈性滑板支座和不承壓的橡

7、膠支座的組合隔震技術是解決純滑移隔震技術缺陷的有效方法之一,也為較經(jīng)濟的隔震技術應用提供了選擇。
  第5章對5層鋼框架模型進行了組合基礎隔震振動臺試驗研究。隔震系統(tǒng)包括4個低硬度鉛芯橡膠隔震支座和2個彈性滑板支座,以不同特點隔震支座組合使用達到降低上部結構反應的目的。振動臺試驗和時程分析結果表明,組合隔震技術能有效減小上部結構響應,且隔震層變形在安全范圍之內(nèi)。
  第6章對近斷層隔震結構的地震反應進行了理論和試驗研究。采用

8、了單周正弦波對速度脈沖記錄進行了模擬,并采用第2章的解析法計算了脈沖模型的反應譜。結果表明,大幅值速度脈沖會導致隔震層產(chǎn)生過大的變形。對于近斷層隔震結構設計,本文提出了雙滑動面的滑板支座和彈性限位滑板支座方案。
  與國外規(guī)范相比,比如美國IBC2003規(guī)范,隔震設計時,我國隔震設計規(guī)范主要存在以下兩方面的不同:
  一,反應曲線的長周期段定義為直線段,其結果是速度譜是直線上升;
  二,在相似的場地類型,場地特征周期

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