發(fā)布時(shí)間：2020-08-06 10:13

【摘要】：近年來(lái)我國(guó)發(fā)生多次重大地震,對(duì)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成了極大的損失。隨著我國(guó)隔震技術(shù)的研究與發(fā)展日趨成熟,越來(lái)越多的建筑結(jié)構(gòu)使用了隔震技術(shù)以提高結(jié)構(gòu)的安全性。這時(shí),強(qiáng)震觀測(cè)系統(tǒng)與隔震結(jié)構(gòu)實(shí)際地震反應(yīng)便成為評(píng)價(jià)隔震技術(shù)在實(shí)際工程運(yùn)用中有效性的重要參考和依據(jù)。但是目前我國(guó)對(duì)隔震結(jié)構(gòu)的實(shí)際地震響應(yīng)監(jiān)測(cè)的研究成果還較少,強(qiáng)震觀測(cè)記錄也比較少。鑒于此,本課題組在汶川震后援建的三棟隔震建筑汶川第一小學(xué),汶川第二小學(xué)和映秀鎮(zhèn)安置房中布置了強(qiáng)震觀測(cè)系統(tǒng)。其中,汶川二小和映秀安置房為隔震結(jié)構(gòu),汶川二小為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),隔震層布置有鉛芯橡膠支座和彈性滑板支座,映秀安置房為砌體結(jié)構(gòu),布置有新型簡(jiǎn)易隔震支座。本文將對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)在近年來(lái)采集到的強(qiáng)震下隔震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)進(jìn)行研究。本文選取了8條在汶川一小和二小觀測(cè)到的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。對(duì)比研究結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)可知,汶川二小(隔震)支座上部和下部加速度峰值放大率隨著地震動(dòng)強(qiáng)度增大而減小,并且放大率小于1。隔震結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)的加速度峰值放大倍數(shù)與地震動(dòng)強(qiáng)度相關(guān)性不大。汶川一小(抗震)的結(jié)構(gòu)加速度峰值放大倍數(shù)與地震動(dòng)強(qiáng)度相關(guān)性較小,并且整體放大率遠(yuǎn)大于汶川二小。數(shù)值仿真結(jié)果表明,隔震結(jié)構(gòu)在地震作用下展現(xiàn)了很好的隔震效果。本文還對(duì)汶川二小的強(qiáng)震觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了模態(tài)參數(shù)識(shí)別。模態(tài)識(shí)別結(jié)果表明,汶川二小(隔震)的模態(tài)頻率隨著地震動(dòng)強(qiáng)度的增大而逐漸減小,說(shuō)明隔震結(jié)構(gòu)隨著地震動(dòng)強(qiáng)度增大,結(jié)構(gòu)周期逐漸增大,與預(yù)期隔震效果一致。然后,根據(jù)模態(tài)參數(shù)識(shí)別結(jié)果對(duì)汶川二小進(jìn)行精細(xì)化有限元數(shù)值模擬,將有限元模型上部結(jié)構(gòu)加入非結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行修正,利用加速度實(shí)測(cè)時(shí)程數(shù)據(jù)對(duì)有限元模型隔震層參數(shù)進(jìn)行擬合,得到在不同地震作用下的結(jié)構(gòu)有限元模型。通過(guò)數(shù)值模擬結(jié)果可知隔震層在不同的地震動(dòng)作用下表現(xiàn)出的初始剛度并不相同,隨著地震動(dòng)強(qiáng)度的增大,隔震層初始剛度逐漸減小直至突破屈服點(diǎn)進(jìn)入非線性�；趯�(shí)測(cè)數(shù)據(jù),將精細(xì)化模擬后得到的固結(jié),未隔震和隔震的三個(gè)工況進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明,隔震結(jié)構(gòu)的層間位移角,層剪力,加速度時(shí)程均遠(yuǎn)小于未隔震和固結(jié)結(jié)構(gòu),證明了隔震結(jié)構(gòu)在地震作用下的有效性和優(yōu)越性。本文還選取了5條在映秀安置房的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。由于觀測(cè)到的地震動(dòng)強(qiáng)度較小,隔震層、上部結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)的加速度峰值放大倍數(shù)與地震動(dòng)強(qiáng)度相關(guān)性較低。利用模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法得到結(jié)構(gòu)的第一階和第二階模態(tài)頻率為5.6hz和4.33hz,隨著地震強(qiáng)度增大,結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率有小幅減小。利用5條觀測(cè)數(shù)據(jù)建立該村鎮(zhèn)隔震結(jié)構(gòu)的有限元模型,基于觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)隔震層剛度等參數(shù)進(jìn)行了修正。數(shù)值仿真結(jié)果表明,在不同地震作用下,隔震層表現(xiàn)出的初始剛度不相同,且地震幅值較小的情況下,新型簡(jiǎn)易隔震支座表現(xiàn)出的初始剛度非常大,使結(jié)構(gòu)接近固結(jié)狀態(tài)。對(duì)映秀安置房進(jìn)行動(dòng)力性能分析,證明了在多遇地震情況下,隔震結(jié)構(gòu)各項(xiàng)性能將優(yōu)于非隔震結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TU352.12
【圖文】：

疊層鋼板橡膠支座容易制造，沒(méi)有活動(dòng)的部件，因此更為可靠，且徐變老化等性能都比較穩(wěn)定。疊層鋼板橡膠支座有時(shí)和阻尼裝置配套使用，其中阻尼裝置用于消耗地震能量，進(jìn)一步降低結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)。為便于施工，基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)通常需要設(shè)置如圖 1-1 所示隔震層。圖 1-1 基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)構(gòu)造示意圖Fig.1-1 base isolation structure從反應(yīng)譜的角度闡述基礎(chǔ)隔震的原理，圖 1-2 為某單自由度體系彈性階段加速度和位移反應(yīng)譜。對(duì)于偏剛性的低層結(jié)構(gòu)而言，其周期一般較小，則加速度反應(yīng)大，位移反應(yīng)小，對(duì)應(yīng)圖中 A 點(diǎn)。提高結(jié)構(gòu)自振周期同時(shí)保持阻尼不變，則加速度減小，位移增加，對(duì)應(yīng)圖中 B 點(diǎn)。接著再增加阻尼，則加速度和位移反應(yīng)均減小，對(duì)應(yīng)圖中 C 點(diǎn)。由此可見(jiàn)，隔震層剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)是影響隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的兩個(gè)主要參數(shù)。（a）加速度反應(yīng)譜 (b)位移反應(yīng)譜圖 1 2 單自由度彈性體系地震反應(yīng)譜為了使隔震結(jié)構(gòu)的減震效果明顯，使用的隔震裝置大致需要滿(mǎn)足以下 5 項(xiàng)基?

對(duì)于偏剛性的低層結(jié)構(gòu)而言，其周期一般較小，則加速度反應(yīng) A 點(diǎn)。提高結(jié)構(gòu)自振周期同時(shí)保持阻尼不變，則加速度減小，。接著再增加阻尼，則加速度和位移反應(yīng)均減小，對(duì)應(yīng)圖中 C度系數(shù)和阻尼系數(shù)是影響隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的兩個(gè)主要參數(shù)。

圖 1-3 強(qiáng)震觀測(cè)系統(tǒng)示意圖Fig.1-3 Diagram of a large-scale structural health monitoring system1.3.2 結(jié)構(gòu)模態(tài)識(shí)別在獲得強(qiáng)震觀測(cè)數(shù)據(jù)之后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)識(shí)別是對(duì)結(jié)構(gòu)狀況系統(tǒng)識(shí)別的一個(gè)方向，其主要方法就是通過(guò)建立結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的數(shù)學(xué)模型，從而確定

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 郭軍林;袁康;李英民;;改性砂漿-橡膠束滑移隔震墻試驗(yàn)研究[J];建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào);2015年S2期

2 李英民;劉流;;村鎮(zhèn)建筑簡(jiǎn)易滑移隔震技術(shù)抗震設(shè)防目標(biāo)及技術(shù)措施[J];工業(yè)建筑;2015年11期

3 袁康;郭軍林;李英民;;村鎮(zhèn)建筑新型簡(jiǎn)易滑移隔震體系擬靜力試驗(yàn)研究[J];工業(yè)建筑;2015年11期

4 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

5 陳洋洋;譚平;陳建秋;周福霖;;汶川災(zāi)后重建的隔震建筑遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[J];中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年04期

6 李英民;卜長(zhǎng)明;劉凱;周華艷;祝飛水;;簡(jiǎn)易消能減震砌體結(jié)構(gòu)模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)[J];重慶大學(xué)學(xué)報(bào);2013年06期

7 尚守平;周浩;朱博聞;魯華偉;;鋼筋瀝青隔震層實(shí)際工程應(yīng)用與推廣[J];土木工程學(xué)報(bào);2013年S2期

8 李英民;卜長(zhǎng)明;夏洪流;劉凱;周華艷;祝飛水;;砌體墻片滑移和固結(jié)振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)對(duì)比研究[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年08期

9 裴星洙;王維;王星星;;基于能量原理的隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)預(yù)測(cè)法研究[J];工程力學(xué);2011年07期

10 尚守平;姚菲;劉可;;一種新型隔震層的構(gòu)造及其振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究[J];土木工程學(xué)報(bào);2011年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 徐凱;新型簡(jiǎn)易隔震技術(shù)理論與試驗(yàn)研究[D];廣州大學(xué);2017年

2 王斌;村鎮(zhèn)建筑簡(jiǎn)易隔震技術(shù)理論與試驗(yàn)研究[D];廣州大學(xué);2013年

3 卜長(zhǎng)明;村鎮(zhèn)建筑簡(jiǎn)易消能減震技術(shù)抗震性能研究[D];重慶大學(xué);2012年

4 王學(xué)敏;基于Hilbert-Huang變換的橋梁監(jiān)測(cè)信號(hào)分析與處理和時(shí)變模態(tài)參數(shù)識(shí)別[D];中南大學(xué);2008年

5 謝獻(xiàn)忠;結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)時(shí)域辨識(shí)理論與試驗(yàn)研究[D];湖南大學(xué);2005年

6 張郁山;希爾伯特—黃變換（HHT）與地震動(dòng)時(shí)程的希爾伯特譜[D];中國(guó)地震局地球物理研究所;2003年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 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

2 林立新;福建省地震局隔震大樓模態(tài)參數(shù)識(shí)別及健康評(píng)估[D];福州大學(xué);2013年

3 黃琴;基于隨機(jī)減量技術(shù)的頻域運(yùn)行狀態(tài)模態(tài)分析[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 韋永祥;基于強(qiáng)震和風(fēng)振記錄分析隔震結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性[D];中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所;2006年

本文編號(hào)：2782228