【摘要】：在大跨度空間結(jié)構(gòu)中運用隔震技術(shù),其往往是在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震支座,設(shè)計時保證橡膠隔震支座上下表面相互平行,從而達到結(jié)構(gòu)安全的目的。而對于一些已建成的空間結(jié)構(gòu),在使用過程中其橡膠隔震支座上下表面往往會發(fā)生明顯相對轉(zhuǎn)動,表明此時橡膠隔震支座已經(jīng)發(fā)生一定角度的轉(zhuǎn)動,勢必會直接影響橡膠隔震支座的力學性能以及隔震效果,從而影響建筑的整體性和安全性。為了研究大跨度空間結(jié)構(gòu)支座轉(zhuǎn)動問題,本文對有轉(zhuǎn)角的橡膠隔震支座力學性能進行了有限元仿真模擬和試驗分析。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)支座轉(zhuǎn)動原因分析。對國內(nèi)外采用橡膠隔震支座的大跨空間結(jié)構(gòu)工程資料進行分析與總結(jié),找出大跨度空間結(jié)構(gòu)中橡膠隔震支座產(chǎn)生轉(zhuǎn)角的原因,并確定支座的有限元模型和試驗方案。(2)有限元分析。運用有限元軟件ABAQUS建立帶轉(zhuǎn)角的支座模型,對有轉(zhuǎn)角支座的水平性能、穩(wěn)定性能、鋼板應力等性能分析及水平性能參數(shù)分析。結(jié)果表明,三向(X向、Y向和45°向)水平位移加載下,水平剛度先隨轉(zhuǎn)角的增大而減小,之后水平剛度隨轉(zhuǎn)角的增大而增大(小變形范圍內(nèi));在工程受力范圍內(nèi),豎向壓力對水平剛度的影響較小;與無轉(zhuǎn)角的橡膠隔震支座相比,含轉(zhuǎn)角的橡膠隔震支座會側(cè)向“鼓出”,影響支座穩(wěn)定性,且支座轉(zhuǎn)角方向與地震水平力同向時隔震性能最差;四種不同情況下(不同本構(gòu)、不同中心孔徑、不同剪切模量和不同單層橡膠厚度)都可得出,當剪應變較小時,有轉(zhuǎn)角支座的水平剛度要小于無轉(zhuǎn)角支座的水平剛度,當剪應變較大時,有轉(zhuǎn)角支座的水平剛度要大于無轉(zhuǎn)角支座的水平剛度。而大變形時,有轉(zhuǎn)角支座的水平剛度要小于無轉(zhuǎn)角支座的水平剛度。(3)試驗分析。為了驗證有限元分析結(jié)果的合理性,對有轉(zhuǎn)角橡膠隔震支座的水平性能、滯回性能、穩(wěn)定性能、破壞性能等力學性能進行試驗分析。結(jié)果表明,對于無轉(zhuǎn)角支座,隨著水平位移增大,水平剛度會增大,阻尼比略為增大;對于有轉(zhuǎn)角支座,支座水平剛度隨轉(zhuǎn)角增大而減小,阻尼比隨著轉(zhuǎn)角的增大而增大;穩(wěn)定性方面,試驗中支座也會側(cè)向“鼓出”,轉(zhuǎn)角愈大,“鼓出”現(xiàn)象愈明顯;為了使支座具有較好的隔震性能,建議支座允許轉(zhuǎn)角為0.01rad,對應最大水平剪應變不超過200%,或者允許轉(zhuǎn)角可以大些,對應水平剪應變小些,但是最大轉(zhuǎn)角不要超過0.02rad。(4)試驗與有限元分析結(jié)果對比。結(jié)果表明,兩者分析結(jié)果吻合較好,支座水平性能與穩(wěn)定性分析結(jié)果偏差都在可接受范圍內(nèi)。
【圖文】：

剛度越大，所受到的地震作用力也就越大，進而使得結(jié)構(gòu)設(shè)也增大，以致于產(chǎn)生惡性循環(huán)且抗震效果一般，在未知的地震發(fā)生時難以，還大大提高了建筑造價。而隔震結(jié)構(gòu)可以克服這些難題，減輕地震作用驗證了隔震技術(shù)的有效性，抗震結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生的變形如圖 1-1 所技術(shù)的理論出發(fā)點是：基礎(chǔ)與上部建筑物的水平位移越大，結(jié)構(gòu)所受地震力越大，水平位移就越小[3]。結(jié)構(gòu)隔震體系是指在結(jié)構(gòu)底部與基礎(chǔ)(或底部某種由隔震裝置而形成的結(jié)構(gòu)體系，它包括上部結(jié)構(gòu)、隔震裝置和下部結(jié)震體系能有效地減輕結(jié)構(gòu)地震反應，基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)加速度反應固定結(jié)構(gòu)加速度反應的1/4～1/12，還可以較大的降低房屋造價(7度區(qū)1%-3%-15%，9 度區(qū) 10%-20%)和降低上部結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計限制等優(yōu)勢[1]。除基礎(chǔ)學者[4-6]還提出了層間隔震及相關(guān)研究，得到了層間隔震也具有較好的隔的本質(zhì)是使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件與可能引起破壞的地震地面運動或支座運動分離開或解耦是通過增加系統(tǒng)的柔性和提供適當?shù)淖枘醽韺崿F(xiàn)的[7]，隔震結(jié)構(gòu)地的變形狀態(tài)如圖 1-2 所示。

剛度越大，所受到的地震作用力也就越大，進而使得結(jié)構(gòu)設(shè)也增大，以致于產(chǎn)生惡性循環(huán)且抗震效果一般，在未知的地震發(fā)生時難以，還大大提高了建筑造價。而隔震結(jié)構(gòu)可以克服這些難題，減輕地震作用驗證了隔震技術(shù)的有效性，抗震結(jié)構(gòu)在地震作用下發(fā)生的變形如圖 1-1 所技術(shù)的理論出發(fā)點是：基礎(chǔ)與上部建筑物的水平位移越大，結(jié)構(gòu)所受地震力越大，水平位移就越小[3]。結(jié)構(gòu)隔震體系是指在結(jié)構(gòu)底部與基礎(chǔ)(或底部某種由隔震裝置而形成的結(jié)構(gòu)體系，，它包括上部結(jié)構(gòu)、隔震裝置和下部結(jié)震體系能有效地減輕結(jié)構(gòu)地震反應，基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的上部結(jié)構(gòu)加速度反應固定結(jié)構(gòu)加速度反應的1/4～1/12，還可以較大的降低房屋造價(7度區(qū)1%-3%-15%，9 度區(qū) 10%-20%)和降低上部結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計限制等優(yōu)勢[1]。除基礎(chǔ)學者[4-6]還提出了層間隔震及相關(guān)研究，得到了層間隔震也具有較好的隔的本質(zhì)是使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件與可能引起破壞的地震地面運動或支座運動分離開或解耦是通過增加系統(tǒng)的柔性和提供適當?shù)淖枘醽韺崿F(xiàn)的[7]，隔震結(jié)構(gòu)地的變形狀態(tài)如圖 1-2 所示。
【學位授予單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU352.12

【參考文獻】

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本文編號：2661981