隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展、人們生活水平的不斷提高,我國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村等地區(qū)掀起了房屋建造的熱潮;但是受區(qū)域性發(fā)展不平衡的影響,這些房屋建筑大多造價(jià)較低且沒(méi)有考慮抗震設(shè)防。一旦發(fā)生地震災(zāi)害,將會(huì)造成大量的房屋倒塌和人員傷亡。傳統(tǒng)的疊層鋼板橡膠隔震裝置盡管技術(shù)成熟、隔震效果良好,但是質(zhì)量大、工藝復(fù)雜、成本高,難以在鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村地區(qū)推廣使用。近些年,隨著隔震技術(shù)理念的不斷發(fā)展和完善,一些質(zhì)量輕、工藝簡(jiǎn)單、施工方便、成本低、性能良好的新型模塊化減隔震裝置逐漸被開(kāi)發(fā)出來(lái),其中有些已經(jīng)在震區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村房屋中使用。但是,由于這些新型模塊化減隔震裝置沒(méi)有設(shè)置連接板,與傳統(tǒng)的疊層鋼板橡膠隔震裝置相比,采用這種隔震技術(shù)的隔震結(jié)構(gòu)在地震作用下更容易發(fā)生整體傾覆,而當(dāng)前研究人員對(duì)于新型模塊化隔震裝置的研究大多僅限于力學(xué)性能及其減隔震效率的理論分析和試驗(yàn)研究。本文以模塊化玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板疊層橡膠支座(簡(jiǎn)稱(chēng)GFRP橡膠支座)為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)不同高寬比鋼框架隔震結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),研究了模塊化隔震裝置豎向壓應(yīng)力大小、地震烈度以及建筑場(chǎng)地類(lèi)別對(duì)模型結(jié)構(gòu)高寬比限值的影響,進(jìn)而分析了模型結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗傾覆性能。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)以橡膠隔震支座加勁材料的剛?cè)嵝詾閿⑹鳇c(diǎn),分別從壓縮特性、剪切特性、界限性能等三個(gè)方面介紹了疊層鋼板橡膠支座的理論研究背景,然后歸納和總結(jié)了纖維增強(qiáng)疊層橡膠支座的壓縮特性、彎曲特性、翹曲特性的理論研究進(jìn)展。(2)采用壓剪試驗(yàn)方法,對(duì)GFRP疊層橡膠支座的水平剪切性能、壓應(yīng)力相關(guān)性、剪應(yīng)變相關(guān)性等進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究,統(tǒng)計(jì)回歸了相應(yīng)力學(xué)性能參數(shù)的計(jì)算公式;并針對(duì)支座的剪切恢復(fù)力特性,提出了一種基于改進(jìn)Bouc-Wen模型的GFRP疊層橡膠支座的恢復(fù)力模型。(3)采用模塊化隔震技術(shù)分別對(duì)兩種鋼框架模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì),并通過(guò)模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的方法,在隔震支座的豎向壓應(yīng)力為2.5MPa和3.75MPa條件下,研究了高寬比分別為1:1、2:1、4:1的模型結(jié)構(gòu)在不同地震烈度、不同場(chǎng)地類(lèi)別地震波作用下的加速度響應(yīng)、層間位移響應(yīng)以及抗傾覆比,計(jì)算了不同高寬比模型結(jié)構(gòu)發(fā)生整體傾覆時(shí)的高寬比限值,分析了模型結(jié)構(gòu)的抗傾覆性能。(4)在振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)采用有限元數(shù)值模擬的方法分析了試驗(yàn)所用模型結(jié)構(gòu)的抗傾覆性能,進(jìn)一步驗(yàn)證了試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。(5)在振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,以某一鄉(xiāng)鎮(zhèn)多層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)為算例,采用模塊化隔震技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì),使用OpenSEES有限元軟件分別建立了該框架結(jié)構(gòu)的隔震和非隔震有限元模型,通過(guò)對(duì)其進(jìn)行動(dòng)力時(shí)程分析,比較了該框架結(jié)構(gòu)隔震前后的層間剪力、層間位移以及絕對(duì)加速度的變化情況,分析了隔震結(jié)構(gòu)抗震性能。
【學(xué)位單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TU352.12
【部分圖文】：

1.1 引言地震是一種自然現(xiàn)象，它是地殼板塊在釋放內(nèi)部能量的過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)，故又被稱(chēng)為地動(dòng)或地振動(dòng)，而人們常提到的地震波，則是地震發(fā)生過(guò)程中的一種產(chǎn)物，它是地震傳播能量的一種方式。地震發(fā)生時(shí)，在地震影響區(qū)域內(nèi)地震波傳輸?shù)浇ㄖ锘驑?gòu)筑物之中造成結(jié)構(gòu)的變形甚至是破壞，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大的影響。圖 1-1 給出了全世界主要地震帶的分布位置。從圖中可以知道，我國(guó)西南地區(qū)與喜馬拉雅地震帶交接，東南沿海地區(qū)地處與環(huán)太平洋地震帶，因而受地震活動(dòng)的影響較大。除此之外，我國(guó)也是一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，僅在我國(guó)疆域內(nèi)就包含了多條地震帶，如圖 1-2 所示，分別西北地震帶、青藏高原地震帶、滇西地震帶、南北地震帶、華北地震帶以及東南沿海地震帶等，且在這些地震帶區(qū)域內(nèi)很多地方發(fā)生過(guò) 6 級(jí)以上的地震，比如最近以及近些年發(fā)生的我國(guó)臺(tái)灣花蓮地震、四川汶川地震、四川雅安地震等，給國(guó)家和人民造成了極大的傷害。

1.1 引言地震是一種自然現(xiàn)象，它是地殼板塊在釋放內(nèi)部能量的過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)，故又被稱(chēng)為地動(dòng)或地振動(dòng)，而人們常提到的地震波，則是地震發(fā)生過(guò)程中的一種產(chǎn)物，它是地震傳播能量的一種方式。地震發(fā)生時(shí)，在地震影響區(qū)域內(nèi)地震波傳輸?shù)浇ㄖ锘驑?gòu)筑物之中造成結(jié)構(gòu)的變形甚至是破壞，對(duì)人們的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大的影響。圖 1-1 給出了全世界主要地震帶的分布位置。從圖中可以知道，我國(guó)西南地區(qū)與喜馬拉雅地震帶交接，東南沿海地區(qū)地處與環(huán)太平洋地震帶，因而受地震活動(dòng)的影響較大。除此之外，我國(guó)也是一個(gè)地震多發(fā)的國(guó)家，僅在我國(guó)疆域內(nèi)就包含了多條地震帶，如圖 1-2 所示，分別西北地震帶、青藏高原地震帶、滇西地震帶、南北地震帶、華北地震帶以及東南沿海地震帶等，且在這些地震帶區(qū)域內(nèi)很多地方發(fā)生過(guò) 6 級(jí)以上的地震，比如最近以及近些年發(fā)生的我國(guó)臺(tái)灣花蓮地震、四川汶川地震、四川雅安地震等，給國(guó)家和人民造成了極大的傷害。

圖 1-3 汶川地震房屋倒塌破壞Fig1-3 Collapse and destruction of rural houses during the Wenchuan earthquake當(dāng)前，雖然國(guó)內(nèi)外有一些學(xué)者和研究人員研發(fā)了模塊化隔震裝置，但是其中大多數(shù)研究?jī)H限于隔震裝置的理論分析和力學(xué)性能試驗(yàn)研究，對(duì)于采用模塊化隔震技術(shù)的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗震性能分析則研究的較少，更未涉及到利用振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)手段和有限元模擬方法來(lái)分析研究采用模塊化隔震技術(shù)的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的抗傾覆性能。在此背景條件下，本文通過(guò)對(duì)采用模塊化隔震技術(shù)的不同高寬比模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，分析研究了隔震裝置豎向壓應(yīng)力大小、地震烈度以及建筑場(chǎng)地類(lèi)別對(duì)模型結(jié)構(gòu)高寬比限值的影響，進(jìn)而對(duì)不同高寬比模型結(jié)構(gòu)在地震作用下的抗傾覆性能進(jìn)行了評(píng)估，并在振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，采用模塊化隔震技術(shù)對(duì)某一鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行基礎(chǔ)隔震設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行有限元建模和動(dòng)力時(shí)程分析，研究了該隔震結(jié)構(gòu)在地震作用下的動(dòng)力響應(yīng)和抗傾覆性能。本文的研究?jī)?nèi)容對(duì)于研究人員更好地了解、掌握、推廣以及改進(jìn)模塊化隔震裝置具有重要的研究意義，同時(shí)對(duì)于改善鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村地區(qū)中低層房屋建筑的抗震性能具有重大的應(yīng)用價(jià)值。
【參考文獻(xiàn)】

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3 徐凱;譚平;王斌;金建敏;吳迪;周福霖;;兩類(lèi)新型簡(jiǎn)易隔震支座的試驗(yàn)性能對(duì)比研究[J];地震工程與工程振動(dòng);2014年06期

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5 周健男;大高寬比基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的研究[D];石家莊鐵道大學(xué);2013年

6 周亮;基于OpenSEES的RC框架結(jié)構(gòu)非線性分析[D];湖南大學(xué);2013年

7 徐凱;新型簡(jiǎn)易隔震支座的性能研究與隔震應(yīng)用[D];廣州大學(xué);2013年

8 蔣碧聰;基于OpenSees的鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌分析[D];大連理工大學(xué);2012年

9 解琳琳;基于OPENSEES的RC構(gòu)件抗震性能數(shù)值模擬及驗(yàn)證[D];合肥工業(yè)大學(xué);2012年

10 葉飛;基于OpenSEES的RC框架結(jié)構(gòu)抗地震倒塌性能分析[D];湖南大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2840586