【摘要】：隔震體系作為一種新型的結構抗震體系在建筑、橋梁等領域中已有廣泛應用,并在實踐中通過多次地震檢驗證明了結構的隔震效果顯著,抗震性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的非隔震結構。其中基礎隔震結構主要是通過在基礎和結構底部之間設置水平剛度相對很小的隔震裝置,使得隔震結構自振周期大大延長,并遠離場地的特征周期,從而能夠有效地隔離地震作用,顯著降低上部結構的地震響應,提高結構的抗震性能。但是,對于一些長周期地震,如近場脈沖型地震動和遠場諧和類地震動,由于其地震動時程和產(chǎn)生機理的特殊性,可導致長周期結構的嚴重破壞,因此,亟需研究隔震結構在這類特殊地震動作用下的抗震性能。為此,本文主要圍繞LRB基礎隔震結構在三類地震動(近場脈沖性地震動、普通地震動和遠場諧和類地震動)作用下的地震響應和抗震性能進行以下幾個方面的研究:(1)分析了普通地震動記錄以及長周期地震動記錄的頻譜特性。根據(jù)現(xiàn)有的研究成果對長周期地震動的特征及其與普通地震動的區(qū)別進行分析總結,在此基礎上建立各類地震動的選取準則,并計算對比分析了單自由度隔震體系在這三類地震動作用下的等強度譜特性。研究結果表明,單自由度隔震體系在長周期地震動作用下產(chǎn)生的位移響應遠高于普通地震動作用的結果;對于等強度譜,阻尼比在0.05～0.2的變化范圍內(nèi)對結構的加速度響應的影響很小,結構的位移響應峰值隨阻尼比的增大顯著減小;剛度比的變化對等強度譜值的影響非常小。(2)研究了隔震結構在普通地震動作用下隔震支座的彈塑性位移需求譜。通過將地震動記錄的反應譜與規(guī)范反應譜進行對比分析,發(fā)現(xiàn)利用現(xiàn)行規(guī)范譜來預測隔震結構位移需求時存在譜形和譜值失真的問題。通過考慮隔震支座力學參數(shù)、地震動特性等因素對位移反應譜的影響,采用標準化和平均化的方式研究了位移反應譜的特征,以Eurocode8規(guī)范給出的彈性位移反應譜為基礎,通過數(shù)值擬合方法建立了隔震支座的彈塑性位移需求譜公式,用于預測隔震層的最大位移需求,便于在進行隔震結構設計時,可快速確定支座類型,簡化隔震結構設計流程。通過某工程實例分析表明,根據(jù)文中提出的位移公式計算得到的隔震層位移與實際建模分析結果基本吻合,精度較高。(3)分析了隔震結構在長周期地震動作用下的抗震性能、上部結構的破壞規(guī)律。首先,利用SeismoStruct建立隔震結構模型進行非線性動力時程分析,研究了隔震結構在近斷層脈沖型地震動和遠場長周期地震動作用下的地震響應特點;然后,通過分析上部結構構件從屈服到破壞的整個受力狀態(tài)變化過程,探討了上部結構的破壞規(guī)律;最后,在此基礎上,提出了防止或減輕隔震體系上部結構破壞的建議措施,并通過建模分析討論了其可行性。分析結果表明,在相同地震動強度下,相對于普通地震動,長周期地震動對結構的破壞更加嚴重,并能夠顯著增大結構樓層的位移響應;長周期地震動對結構的破壞主要集中在結構的底層,尤其是對柱的破壞較為嚴重,是結構的相對"薄弱部位"。在結構底層外側柱間設置鋼支撐的加固措施后,結構的減震效果顯著,其整體抗震性能得到大幅提高,分析結果可為此類相關工程設計提供參考。
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【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU352.12

【參考文獻】

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本文編號：2363766