【摘要】：經(jīng)過多年的理論研究與工程實(shí)踐,隔震技術(shù)因其優(yōu)良的耗能特性已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在工程領(lǐng)域。在隔震技術(shù)應(yīng)用研究日趨完善的同時(shí),隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法也日趨規(guī)范化,美國、日本、新西蘭、意大利和中國等國家相繼頒布了建筑隔震設(shè)計(jì)規(guī)程。但隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法在實(shí)際運(yùn)用中仍然存在一定問題,合理且高效的隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法依然是隔震技術(shù)應(yīng)用研究的熱點(diǎn)。本文以包含力與位移兩個(gè)指標(biāo)的能量為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù),以添加天然橡膠支座和鉛芯橡膠支座的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為核心,從利用MATLAB軟件和SAP2000軟件的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的能量反應(yīng)預(yù)測方法、基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的附加阻尼比計(jì)算、隔震層的設(shè)計(jì)三個(gè)方面進(jìn)行了一系列的相關(guān)研究。主要研究成果如下：(1)基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的能量反應(yīng)預(yù)測分析。在分析傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的能量反應(yīng)方程的基礎(chǔ)上,通過對傳統(tǒng)抗震結(jié)構(gòu)的能量反應(yīng)影響因素進(jìn)行分析,對基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的能量反應(yīng)影響因素進(jìn)行了對比總結(jié),提出了基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)能量(尤其是地震動(dòng)輸入能)的估計(jì)方法,并與利用SAP2000分析的結(jié)構(gòu)結(jié)果進(jìn)行對比,證明了該預(yù)測方法可以得到較為合理的結(jié)果。(2)基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的附加阻尼比計(jì)算。在分析規(guī)范所提出的減震結(jié)構(gòu)的附加阻尼比公式的基礎(chǔ)上,提出了基于能量的基礎(chǔ)隔震的附加阻尼比計(jì)算公式。分析了上部結(jié)構(gòu)總應(yīng)變能、隔震層耗能、上部結(jié)構(gòu)最大位移和隔震層最大位移四個(gè)基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)附加阻尼比的主要影響因素,提出了四個(gè)主要影響因素的確定方法,以及其誤差對附加阻尼比的影響。通過對比基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)附加阻尼比估算結(jié)果以及SAP2000分析結(jié)果,驗(yàn)證了該方法對基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的附加阻尼比的估算是安全可靠的,可以作為隔震結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)中結(jié)構(gòu)附加阻尼比的計(jì)算方法,實(shí)現(xiàn)了隔震結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計(jì)。(3)基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)隔震層的設(shè)計(jì)。首先介紹了鉛芯支座在地震作用下的耗能公式,對支座選型的影響因素,包括支座的型號、支座的耗能以及隔震層的耗能進(jìn)行了分析總結(jié)；進(jìn)而歸納了支座的選型步驟；最后總結(jié)出了以位移為指標(biāo)的對支座布置方案的初步篩選和基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的反應(yīng)譜驗(yàn)證方法,通過與分部設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的隔震結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)果對比,驗(yàn)證了該方法對基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)隔震層的設(shè)計(jì)是合理和高效的。(4)基于能量設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)實(shí)例分析。分別利用分部設(shè)計(jì)方法和本文所研究的基于能量的設(shè)計(jì)方法對某中學(xué)科技樓進(jìn)行了完整的隔震設(shè)計(jì),并對采用兩種方法設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的規(guī)范規(guī)定指標(biāo)和隔震層布置方案進(jìn)行了對比分析,證明了本文所提出的基于能量基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)方法的實(shí)用性、有效性和可靠性。
[Abstract]:After many years of theoretical research and engineering practice, seismic isolation technology has been widely used in engineering field because of its excellent energy dissipation characteristics. At the same time, the design method of isolation structure is becoming more and more standardized. The United States, Japan, New Zealand, Italy and China have promulgated the building isolation design rules one after another. However, there are still some problems in the practical application of the design method of isolation structure, and the reasonable and efficient design method of isolated structure is still a hot spot in the application of isolation technology. In this paper, the energy including force and displacement is taken as the important parameter of structure design, and the base isolation structure design of natural rubber bearing and lead rubber bearing is added as the core. A series of related studies are carried out from three aspects: the energy response prediction method of base-isolated structure based on MATLAB and SAP2000 software, the calculation of additional damping ratio of base-isolated structure, and the design of isolation layer. The main research results are as follows: (1) the energy response prediction analysis of base isolated structure. Based on the analysis of the energy response equations of the traditional seismic structure and the base-isolated structure, the factors affecting the energy response of the traditional aseismic structure are analyzed, and the factors affecting the energy response of the base-isolated structure are compared and summarized. A method for estimating the energy of base-isolated structures, especially the input energy of ground motion, is proposed and compared with the results obtained by SAP2000 analysis. It is proved that the prediction method can get more reasonable results. (2) the additional damping ratio of base-isolated structures is calculated. On the basis of the analysis of the additional damping ratio formula of shock absorption structures proposed in the code, the formula for calculating the additional damping ratio of foundation isolation based on energy is put forward. The main influencing factors of total strain energy, energy dissipation of isolation layer, maximum displacement of superstructure and maximum displacement of isolation layer are analyzed. And the effect of its error on the additional damping ratio. By comparing the estimation results of additional damping ratio of base-isolated structures and the results of SAP2000 analysis, it is proved that the method is safe and reliable for estimating the additional damping ratios of base-isolated structures. It can be used as the calculation method of the additional damping ratio of the structure in the integrated design of the isolated structure. (3) the design of the isolation layer of the base-isolated structure. This paper introduces the formula of energy consumption of lead bearing under earthquake, analyzes and summarizes the factors influencing the type selection of bearing, including the type of bearing, the energy consumption of bearing and the energy consumption of isolation layer, and then summarizes the selection steps of bearing. Finally, the paper summarizes the preliminary screening of the support arrangement scheme based on displacement and the verification method of the response spectrum of the base-isolated structure. The results are compared with the calculated results of the isolated structure designed by the divisional design method. It is verified that this method is reasonable and efficient for the design of isolation layer of base-isolated structure. (4) an example of base-isolated structure based on energy design method is analyzed. Using the divisional design method and the energy-based design method studied in this paper, the complete seismic isolation design of a middle school science and technology building is carried out. The comparison and analysis of the specification index and the layout scheme of the base-isolated structure designed by two methods have proved the practicability of the integrative design method based on the energy base seismic isolation structure in this paper. Validity and reliability.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU352.12

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本文編號：2197065