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隔震结构非线性地震反应分析

作　者: 成世峰
导　师: 张玉良
学　校: 清华大学
专　业: 土木工程
关键词: 隔震结构地震反应分析变刚度钢管混凝土短柱 HBTA2.5程序
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

近三十年来,隔震结构在结构试验和工程实践中表现出良好的抗震性能,引起了学术界和工程界的广泛关注与深入的研究。隔震结构在日本、美国等发达国家已经较为成熟,在我国也发展迅速。在隔震结构的地震反应分析方面,国内外学者进行了大量的理论和试验研究。对于这类新式的建筑结构,有必要对其地震反应分析的计算理论和方法进行归纳总结和提高改进,并为隔震结构提供实用的分析计算工具。本文针对新型的变刚度钢管混凝土单柱隔震装置,总结了前人的理论成果,而且在现有理论的基础上进行了改善和创新,提出了适于描述其非线性滞回特性的空间恢复力模型。通过选取不同的参数,该模型还可用于描述橡胶垫、摩擦滑移等其它隔震装置的恢复力模型。在变刚度钢管混凝土单柱隔震装置研究的基础上,又提出了变刚度钢管混凝土双柱隔震装置的空间恢复力模型。在前述工作的基础上,笔者编制完成了对高层建筑结构及隔震结构空间弹塑性时程分析程序HBTA2.0的升级。升级后的HBTA2.5能够对使用变刚度钢管混凝土单柱和双柱、橡胶垫、摩擦滑移等隔震装置的隔震结构进行非线性多维地震反应分析。并通过与通用结构分析软件SAP2000的计算结果进行比较,验证了HBTA2.5程序的可靠性。利用HBTA2.5程序,本文分别对使用单柱和双柱隔震装置的隔震结构进行了非线性地震反应分析。计算结果表明:HBTA2.5程序是可靠的。只要选取合适的参数,两种隔震结构的地震反应均会有明显的减小。两种隔震装置有较好的隔震性能,有比较广阔的应用前景。利用隔震结构进一步研究分析了隔震装置各项参数对隔震性能的影响,并对参数选取提出了有价值的建议。本文还对隔震结构进行了地震反应能量分析。能量分析结果表明:在隔震结构的地震反应中,隔震装置能够有效地吸收并减少传入上部结构的地震输入能量,从而实现对上部结构的保护。最后,基于本文的研究成果,笔者对变刚度钢管混凝土单柱和双柱隔震结构的进一步研究和设计提出了建议。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章引言  8-26
  1.1 本文背景  8-10
  1.2 文献综述  10-25
  1.3 本课题的工作  25-26
第2章变刚度钢管混凝土单柱隔震装置的恢复力模型  26-35
  2.1 引言  26-27
  2.2 本课题所用恢复力模型的基础  27-28
  2.3 摩擦力模型的建立  28-30
  2.4 不考虑摩擦的弹塑性恢复力模型  30-33
  2.5 考虑摩擦的弹塑性恢复力模型  33-35
第3章变刚度钢管混凝土双柱隔震装置的恢复力模型  35-40
  3.1 引言  35
  3.2 恢复力模型建立的基础  35-37
  3.3 恢复力模型建立的假定  37
  3.4 恢复力模型建立的方法  37
  3.5 摩擦力模型的建立  37
  3.6 第一短柱恢复力模型的建立  37-38
  3.7 第二短柱恢复力模型的建立  38-39
  3.8 双柱隔震装置恢复力模型的建立  39-40
第4章程序编制和验证  40-53
  4.1 程序功能介绍  40-42
  4.2 程序流程简介  42-44
  4.3 隔震结构运动方程的数值解法  44-45
  4.4 程序验证  45-53
第5章单柱隔震结构计算与分析  53-71
  5.1 单柱隔震结构弹塑性动力分析-算例一  53-60
  5.2 单柱隔震结构弹塑性动力分析-算例二  60-67
  5.3 单柱隔震结构耐震性能分析  67-71
第6章双柱隔震结构计算与分析  71-83
  6.1 双柱隔震结构弹塑性动力分析  71-74
  6.2 双柱隔震结构耐震性能分析  74-83
第7章隔震结构地震反应的能量分析  83-91
  7.1 隔震结构的能量表达  83-86
  7.2 算例分析  86-91
第8章结论与建议  91-94
  8.1 本论文的主要研究工作  91-92
  8.2 本论文的主要研究结论和建议  92-93
  8.3 进一步研究的建议  93-94
参考文献  94-97
致谢  97-98
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  98

隔震结构非线性地震反应分析

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