【摘要】：近年來我國城市化進程快速發(fā)展,住宅建筑以及商業(yè)辦公建筑數(shù)量快速增加且結(jié)構(gòu)形式愈發(fā)多樣化。在我國城市規(guī)模不斷擴大、城市人口逐漸增多的同時也應(yīng)注意到我國許多城市處于地震帶及斷層附近。若于人口稠密地區(qū)發(fā)生地震,地震災(zāi)害將會對所在區(qū)域的城市基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生嚴(yán)重破壞,造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失,產(chǎn)生嚴(yán)重的社會及經(jīng)濟影響。鑒于地震的嚴(yán)重破壞性,各國科研人員對地震的預(yù)測和防御做了大量研究。近十幾年來隔震技術(shù)由于其優(yōu)越的性能得到越來越廣泛的應(yīng)用。相較于傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu),隔震技術(shù)通過隔震裝置將結(jié)構(gòu)的變形與耗能集中于隔震層,有效控制地面震動向上部結(jié)構(gòu)的傳遞,大幅降低上部結(jié)構(gòu)的地震相應(yīng)。隨著研究與實踐的不斷深入,隔震技術(shù)越來越多的應(yīng)用于高層建筑領(lǐng)域。為進一步推動高層隔震建筑的發(fā)展,本文針對高層隔震框剪結(jié)構(gòu)進行了以下方面的研究。首先,本文對一棟典型高層框剪結(jié)構(gòu)進行了8度設(shè)防烈度下的隔震設(shè)計,并對隔震結(jié)構(gòu)在罕遇地震下的隔震層受力性能進行驗算。經(jīng)計算,隔震結(jié)構(gòu)在設(shè)防地震作用下減震系數(shù)為0.37,在罕遇地震作用下隔震層極限水平位移及隔震層極限拉壓應(yīng)力均符合規(guī)范要求,隔震結(jié)構(gòu)工作性能良好。其次,針對高層隔震建筑在地震作用下可能發(fā)生的傾覆問題進行了相應(yīng)試驗研究。根據(jù)前面所設(shè)計的高層隔震框剪結(jié)構(gòu),對原型結(jié)構(gòu)進行合理簡化并制作大高寬比剛體模型,進行一系列正弦波作用下的振動臺試驗以對原型結(jié)構(gòu)的傾覆反應(yīng)進行探究。研究表明,在動荷載作用下將靜力傾覆臨界加速度作為剛體發(fā)生傾覆的標(biāo)準(zhǔn)偏于保守;且在相同臺面加速度作用下,模型的傾覆反應(yīng)隨臺面振幅的增大而增大。第三,針對高層隔震框剪結(jié)構(gòu)在罕遇乃至超烈度地震作用下隔震層上部結(jié)構(gòu)有可能進入塑性狀態(tài)這一特殊問題。采用有限元分析軟件對原型結(jié)構(gòu)建立了彈塑性分析模型并進行增量動力時程分析(IDA)。分析結(jié)果表明,在罕遇地震乃至超烈度地震作用下,結(jié)構(gòu)最大彈塑性層間位移角出現(xiàn)在隔震層上一層。結(jié)構(gòu)塑性發(fā)展順序為上部結(jié)構(gòu)連梁率先屈服其后剪力墻墻肢逐漸屈服并沿樓層向上發(fā)展。此外,隨著地面峰值加速度的不斷增大,結(jié)構(gòu)破壞失效模式主要由隔震支座拉應(yīng)力超限控制。第四,根據(jù)IDA分析結(jié)果,取非隔震和隔震原型結(jié)構(gòu)中框架剪力墻一榀單元的隔震層及其上部結(jié)構(gòu)底部兩層建立實體子結(jié)構(gòu)模型進行擬靜力分析。由非隔震、隔震框剪子結(jié)構(gòu)計算結(jié)果對比可以發(fā)現(xiàn),兩者塑性發(fā)展及損傷模式存在差異。由具有不同隔震層轉(zhuǎn)換梁線剛度及縱筋配筋率的隔震子結(jié)構(gòu)模型計算結(jié)果對比可以發(fā)現(xiàn),提升隔震層轉(zhuǎn)換梁線剛度與縱筋配筋率有利于減輕隔震子結(jié)構(gòu)的破壞損傷且同時能夠提升子結(jié)構(gòu)極限承載能力。最后對隔震層轉(zhuǎn)換梁線剛度和縱筋配筋率的合理取值提出了建議。
【圖文】：

計的抗震結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)在地震中的反應(yīng)如圖 1-1 所示。(a) 抗震結(jié)構(gòu) (b) 隔震結(jié)構(gòu)圖1-1 抗震結(jié)構(gòu)與隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)對比基礎(chǔ)隔震技術(shù)突破了延性設(shè)計方法所采用的通過結(jié)構(gòu)自身的剛度、強度和延性“硬抗”式被動抗震方法，是一種主動“以柔克剛”式結(jié)構(gòu)設(shè)計新方法。采用基礎(chǔ)隔震技術(shù)的建筑不但可以在地震作用下有效降低結(jié)構(gòu)自身的損壞，還可以為結(jié)構(gòu)中人員、設(shè)備、財產(chǎn)等提供有效保護。目前，因基礎(chǔ)隔震技術(shù)在地震作用下的優(yōu)異表現(xiàn)，對其性能的進一步的研究和應(yīng)用已越來越受到各國研究學(xué)者和工程技術(shù)人員的重視，成為當(dāng)代土木結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域最具前沿性的發(fā)展方向之一。1.2 國內(nèi)外隔震技術(shù)應(yīng)用與研究進展1.2.1 國內(nèi)外隔震技術(shù)應(yīng)用進展基礎(chǔ)隔震的基本概念最早于 1881 年由日本學(xué)者河合浩藏提出[4]，他提出在地基上并排鋪設(shè)多層圓木，然后它們稍許固定，之后再在圓木澆筑混凝土，建造建筑物。這是一種初級的隔震結(jié)構(gòu)體系構(gòu)思。1921 年，F(xiàn).L.萊特設(shè)計的東京帝國飯店建成

“圣博娜迪諾司法事務(wù)中心”于美國加利福利亞州建成，同時這也是美國第一座隔震建筑。圖1-2 建于新西蘭威靈頓的威廉·克雷頓大廈在 1995 年的阪神地震中，，大量采用抗震結(jié)構(gòu)的房屋受到嚴(yán)重破壞乃至出現(xiàn)倒塌，而于1994年建成的采用了隔震技術(shù)的“WEST大樓”則充分發(fā)揮了隔震結(jié)構(gòu)的優(yōu)良性能[11]。以此為契機，以往未得到廣泛重視的隔震技術(shù)走進了社會與公眾的視野，隔震建筑于日本迎來了高速發(fā)展的階段，其隔震建筑高度和應(yīng)用結(jié)構(gòu)類型均不斷取得突破。于 2000年竣工的東京彬并花園城采用了基礎(chǔ)隔震技術(shù)，采用的隔震支座直徑為 1100~1500mm，該建筑主體部分共計 30 層，高度為 93.1m；位于仙臺市的 Santi MT 是日本第一個高度超過 60m 的大跨度高層隔震建筑，其高度為 84.9m
【學(xué)位授予單位】：北京建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TU398.2

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 王棟;呂西林;;具有抗拉功能的隔震支座力學(xué)性能試驗研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報;2015年09期

2 鄧p

本文編號：2651673