【摘要】：輕木-混凝土混合結(jié)構(gòu)是一種符合我國國情,響應(yīng)國家對裝配式建筑號召的新型結(jié)構(gòu)形式,它在解決木結(jié)構(gòu)容積率低下問題的同時,滿足了人們對綠色建筑的需求。然而研究表明,由于輕木-混凝土混合結(jié)構(gòu)其上柔下剛的特點(diǎn),在地震作用下會產(chǎn)生“鞭鞘效應(yīng)”,使上部輕木結(jié)構(gòu)的響應(yīng)放大,有礙此類建筑的推廣與使用。本文受中國古木建筑中的斗拱啟發(fā),結(jié)合現(xiàn)代振動控制理論,設(shè)計了一種通過摩擦耗能的新型木制隔震裝置。并圍繞著新型木制隔震裝置在輕木-混凝土混合結(jié)構(gòu)中的層間隔震應(yīng)用展開了一系列研究,具體內(nèi)容包括:(1)對此隔震裝置進(jìn)行了豎向與水平單調(diào)加載與低周反復(fù)荷載試驗。根據(jù)試驗得到的滯回曲線,采用Bouc-Wen模型,運(yùn)用遺傳算法,對此隔震裝置的恢復(fù)力模型參數(shù)進(jìn)行了識別。識別結(jié)果吻合度較高,Bouc-Wen模型能夠較好的反映此隔震裝置的摩擦耗能特性。(2)為驗證此裝置的隔震性能,采用此裝置對一輕木-混凝土混合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了層間隔震改造。利用由試驗結(jié)果識別的恢復(fù)力模型,在SAP2000中建立了層間隔震結(jié)構(gòu)的有限元模型。多遇與設(shè)防烈度下地震響應(yīng)時程分析結(jié)果表明采用此隔震裝置的混合結(jié)構(gòu)的上部輕木結(jié)構(gòu)的層間位移、絕對加速度、層間剪力相比無隔震結(jié)構(gòu)都有明顯減小。(3)建立了層間隔震結(jié)構(gòu)的多質(zhì)點(diǎn)簡化模型,為進(jìn)一步研究隔震支座的減震性能,并驗證簡化模型的有效性,用Matlab軟件編制了非線性時程分析程序,并進(jìn)行了兩種結(jié)構(gòu)模型在罕遇地震下的時程分析。結(jié)果表明兩種模型的響應(yīng)的最大值十分接近,多質(zhì)點(diǎn)模型能夠較精確地反應(yīng)層間隔震結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng),且此隔震裝置在罕遇地震下也具有良好的減震性能。(4)為尋找最優(yōu)的隔震層參數(shù),建立了層間隔震結(jié)構(gòu)的三質(zhì)點(diǎn)簡化模型,依據(jù)隨機(jī)振動理論推導(dǎo)了基底剪力、上部結(jié)構(gòu)層間位移、下部結(jié)構(gòu)加速度等控制指標(biāo)的變化規(guī)律。規(guī)律表明降低隔震頻率可以減少上部結(jié)構(gòu)的層間位移與結(jié)構(gòu)的基地剪力,但同時下部結(jié)構(gòu)加速度會發(fā)生放大,在隔震頻率較小時存在最優(yōu)的隔震層阻尼比。對文中的混合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了隔震參數(shù)優(yōu)化,經(jīng)優(yōu)化后,上部結(jié)構(gòu)的層間位移進(jìn)一步的減少。此新型木制隔震裝置具有良好的減震性能,能夠降低輕木-混凝土混合結(jié)構(gòu)在地震作用下產(chǎn)生的“鞭鞘效應(yīng)”,具有較好的應(yīng)用前景。
【圖文】：

1.1 研究的目的和意義在 3500 多年前，由于技術(shù)水平限制，取材和生產(chǎn)容易的木材便是中國古代建筑所采用的主要材料，木結(jié)構(gòu)遍布古人生活的每一個角落。 我國古建筑具有良好的耐久性，歷經(jīng)數(shù)千年戰(zhàn)爭和自然災(zāi)害的洗禮，許多建筑依然屹立不倒。距今有千余年尚且保存完好的木結(jié)構(gòu)建筑就有 30 余座[1]，如建于公元 857 年，位于今山西省五臺縣的佛光寺大殿，，如圖 1-1 所示，以及落成于北宋 1056 年，位于今山西省應(yīng)縣佛官寺木塔，如圖 1-2 所示，后者的高度更是達(dá)到了 66 米。北宋年間成書的《營造法式》是我國關(guān)于木結(jié)構(gòu)做法的最廣為流傳的技術(shù)指導(dǎo)書籍，它全面系統(tǒng)地總結(jié)了我國古代木結(jié)構(gòu)的實踐的經(jīng)驗與教訓(xùn)，充分彰顯了中國古代在木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)已經(jīng)得到了了廣泛的應(yīng)用與實踐的歷史事實。作為世界五大建筑體系之一[4]，中國的古建筑中特有的榫卯巧妙地結(jié)合了梁、架、檁、柱、斗拱、雀替等構(gòu)件，是我國古建筑技術(shù)與文化的瑰寶，亦是我國古代勞動人民的智慧的結(jié)晶。

1.1 研究的目的和意義在 3500 多年前，由于技術(shù)水平限制，取材和生產(chǎn)容易的木材便是中國古代建筑所采用的主要材料，木結(jié)構(gòu)遍布古人生活的每一個角落。 我國古建筑具有良好的耐久性，歷經(jīng)數(shù)千年戰(zhàn)爭和自然災(zāi)害的洗禮，許多建筑依然屹立不倒。距今有千余年尚且保存完好的木結(jié)構(gòu)建筑就有 30 余座[1]，如建于公元 857 年，位于今山西省五臺縣的佛光寺大殿，如圖 1-1 所示，以及落成于北宋 1056 年，位于今山西省應(yīng)縣佛官寺木塔，如圖 1-2 所示，后者的高度更是達(dá)到了 66 米。北宋年間成書的《營造法式》是我國關(guān)于木結(jié)構(gòu)做法的最廣為流傳的技術(shù)指導(dǎo)書籍，它全面系統(tǒng)地總結(jié)了我國古代木結(jié)構(gòu)的實踐的經(jīng)驗與教訓(xùn)，充分彰顯了中國古代在木結(jié)構(gòu)建筑技術(shù)已經(jīng)得到了了廣泛的應(yīng)用與實踐的歷史事實。作為世界五大建筑體系之一[4]，中國的古建筑中特有的榫卯巧妙地結(jié)合了梁、架、檁、柱、斗拱、雀替等構(gòu)件，是我國古建筑技術(shù)與文化的瑰寶，亦是我國古代勞動人民的智慧的結(jié)晶。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU398.6;TU352.12

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本文編號：2619715