【摘要】：研究表明,當(dāng)設(shè)備-結(jié)構(gòu)體系受到地震作用時(shí),設(shè)備與結(jié)構(gòu)間相互影響、共同工作,有著復(fù)雜的動(dòng)力相互作用。自振頻率作為一項(xiàng)體現(xiàn)設(shè)備與結(jié)構(gòu)動(dòng)力特點(diǎn)的參數(shù),設(shè)備與結(jié)構(gòu)間相對(duì)頻率的變化必然會(huì)影響它們的動(dòng)力響應(yīng)。當(dāng)前關(guān)于設(shè)備所在樓層位置、設(shè)備與主體結(jié)構(gòu)間的連接方式以及土-結(jié)構(gòu)相互作用等相關(guān)因素對(duì)設(shè)備-結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力響應(yīng)的影響研究還有待深入。因此,本文利用時(shí)程分析法分析了當(dāng)設(shè)備位于結(jié)構(gòu)不同樓層、設(shè)備與結(jié)構(gòu)連接方式不同以及考慮土-結(jié)構(gòu)相互作用時(shí),設(shè)備與結(jié)構(gòu)頻率比η的變化對(duì)設(shè)備-結(jié)構(gòu)體系動(dòng)力響應(yīng)的影響。主要內(nèi)容以及相關(guān)研究成果如下:(1)在剛性地基假定下,分別建立了設(shè)備錨固連接于結(jié)構(gòu)不同樓層的設(shè)備-結(jié)構(gòu)體系模型,從頻率比角度分析了各模型間設(shè)備與結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的差異。在設(shè)備與結(jié)構(gòu)頻率比η=1附近,設(shè)備與結(jié)構(gòu)間會(huì)發(fā)生明顯的共振現(xiàn)象,設(shè)備的內(nèi)力(剪力)響應(yīng)顯著增大,但設(shè)備的相對(duì)位移響應(yīng)對(duì)共振效應(yīng)并不敏感;設(shè)備由于慣性對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了反作用力,這使得結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)減小。并且,設(shè)備動(dòng)力響應(yīng)的大小以及設(shè)備與結(jié)構(gòu)間共振效應(yīng)的劇烈程度均隨著樓層的降低而逐漸減小。(2)進(jìn)一步建立設(shè)備柔性連接于結(jié)構(gòu)頂層的設(shè)備-結(jié)構(gòu)體系模型,從頻率比角度分析連接方式不同時(shí)設(shè)備與結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的差異。發(fā)現(xiàn)采用柔性連接后,設(shè)備自振頻率明顯降低;設(shè)備部分的變形主要集中于支座處,設(shè)備自身則以平動(dòng)狀態(tài)為主;設(shè)備的動(dòng)力響應(yīng)減小,并且不同頻率比情況下共振區(qū)內(nèi)設(shè)備動(dòng)力響應(yīng)減小最明顯,不同地震階段大震時(shí)動(dòng)力響應(yīng)減小最明顯,而結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)隨頻率比改變無(wú)明顯變化。(3)從頻率比角度對(duì)設(shè)備錨固連接于結(jié)構(gòu)頂層的設(shè)備-結(jié)構(gòu)-土相互作用體系進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)與剛性地基假定時(shí)相比,主體結(jié)構(gòu)的各階自振頻率有較大程度的減小,共振頻率比明顯降低,并且結(jié)構(gòu)的高階振型可能與設(shè)備發(fā)生共振;設(shè)備-結(jié)構(gòu)-土相互作用體系動(dòng)力響應(yīng)的變化情況與地震波頻譜特性、震級(jí)的大小以及設(shè)備與結(jié)構(gòu)間的頻率比密切相關(guān)。因此,建立設(shè)備-結(jié)構(gòu)-土相互作用完整模型對(duì)設(shè)備與結(jié)構(gòu)在地震作用下的安全性有重要的意義。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU311.3
【圖文】：

圖 1-1 高層建筑樓頂上的通訊基站 圖 1-2 云南臨滄新聞中心樓頂上的信號(hào)塔對(duì)于設(shè)備來(lái)說(shuō)，它們是放置于結(jié)構(gòu)內(nèi)并與結(jié)構(gòu)連接在一起的，有著自己獨(dú)特的質(zhì)量、剛度、阻尼等特性。雖然在對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)不計(jì)入設(shè)備對(duì)地震作用的承載能力，但是在實(shí)際情況中，設(shè)備是會(huì)因地震所引起的主體結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)而受到地震激勵(lì)影響的[3]。目前與主體結(jié)構(gòu)抗震性能有關(guān)的研究取得了矚目的成就，在結(jié)構(gòu)自身的抗震設(shè)防烈度內(nèi)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)“三水準(zhǔn)”抗震設(shè)防目標(biāo)，但是對(duì)儀器、設(shè)備等附屬結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防還處于籠統(tǒng)的規(guī)定下，并沒(méi)有過(guò)多涉及，這顯然不能滿(mǎn)足對(duì)種類(lèi)豐富、情況復(fù)雜、造價(jià)高昂的附屬結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求。眾多地震災(zāi)害表明，地震中附屬設(shè)備的傾倒、垮塌和掉落會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅、對(duì)經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失，同時(shí)還會(huì)阻礙抗震救災(zāi)工作的開(kāi)展并可能引發(fā)嚴(yán)重的次生災(zāi)害。例如，1989 年 Oakland 地震后發(fā)生嚴(yán)重的火災(zāi)，這正是地震中供電設(shè)備系統(tǒng)癱瘓導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)采取有效救援措施所導(dǎo)致[4]；1996 年，一場(chǎng)較為嚴(yán)重的破壞性地震發(fā)生在我國(guó)內(nèi)蒙古包頭市，其中僅少數(shù)工業(yè)建筑物發(fā)

圖 1-1 高層建筑樓頂上的通訊基站 圖 1-2 云南臨滄新聞中心樓頂上的信號(hào)塔對(duì)于設(shè)備來(lái)說(shuō)，它們是放置于結(jié)構(gòu)內(nèi)并與結(jié)構(gòu)連接在一起的，有著自己獨(dú)特的質(zhì)量、剛度、阻尼等特性。雖然在對(duì)主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)不計(jì)入設(shè)備對(duì)地震作用的承載能力，但是在實(shí)際情況中，設(shè)備是會(huì)因地震所引起的主體結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)而受到地震激勵(lì)影響的[3]。目前與主體結(jié)構(gòu)抗震性能有關(guān)的研究取得了矚目的成就，在結(jié)構(gòu)自身的抗震設(shè)防烈度內(nèi)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)“三水準(zhǔn)”抗震設(shè)防目標(biāo)，但是對(duì)儀器、設(shè)備等附屬結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)防還處于籠統(tǒng)的規(guī)定下，并沒(méi)有過(guò)多涉及，這顯然不能滿(mǎn)足對(duì)種類(lèi)豐富、情況復(fù)雜、造價(jià)高昂的附屬結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性的要求。眾多地震災(zāi)害表明，地震中附屬設(shè)備的傾倒、垮塌和掉落會(huì)對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅、對(duì)經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失，同時(shí)還會(huì)阻礙抗震救災(zāi)工作的開(kāi)展并可能引發(fā)嚴(yán)重的次生災(zāi)害。例如，1989 年 Oakland 地震后發(fā)生嚴(yán)重的火災(zāi)，這正是地震中供電設(shè)備系統(tǒng)癱瘓導(dǎo)致無(wú)法及時(shí)采取有效救援措施所導(dǎo)致[4]；1996 年，一場(chǎng)較為嚴(yán)重的破壞性地震發(fā)生在我國(guó)內(nèi)蒙古包頭市，其中僅少數(shù)工業(yè)建筑物發(fā)

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本文編號(hào)：2734889