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三维隔震结构的仿真与分析

作　者: 熊玉生
导　师: 张永山
学　校: 广州大学
专　业: 工程力学
关键词: 三维隔震简化设计抗倾覆数值模拟灾变控制
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

基础隔震结构体系是有别于传统抗震结构体系的一种被动控制体系，通过在上部结构与基础之间设置隔震层来消耗地震能量。作为工程结构减震控制的一种，基础隔震技术目前已进入工程应用阶段，然而这些工程应用绝大多数仅限于水平隔震范围。大量地震震害表明，对于诸多建筑物而言，竖向地震作用的影响是不能忽视的。这类建筑物主要包括：高烈度区的建筑、震中附近的重要建筑、大跨结构、不规则的复杂建筑等等。我国《建筑抗震设计规范》（GB50011－2010）中规定：8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑应计算竖向地震作用；另外，8、9度时采用隔震设计的建筑结构，应按相关规定计算竖向地震作用。在地震震中附近或地震断层附近产生的竖向地震动，对建筑物的影响往往超过水平地震作用。目前日趋成熟的基础隔震技术主要解决了水平向的地震减震问题，但根据国内外已有的隔震建筑强震记录，建筑物的竖向地震反应基本没有得到减弱。目前应用的基础隔震技术中，水平隔震层基本不能提供竖向的相对运动，因而不能起到隔离或减少竖向地震的效果。在这些建筑中，当水平地震作用得到有效的控制后，竖向地震作用有可能成为建筑结构破坏的主要因素。本文的研究工作主要包括以下几个部分：1.在阅读大量国内外文献的基础上，充分了解隔震体系的基本原理和隔震装置的主要类型及性能，掌握国内外专家学者关于水平隔震结构与三维隔震结构的研究现状，提出本论文的主要研究内容；2.提出一种新型的三维隔震结构体系，并对其初步的简化设计方法进行阐述；3.应用SAP2000有限元软件进行建模分析，对比上部结构相同的传统结构、水平隔震结构以及三维隔震结构的地震反应，得出较为合理的三维隔震结构隔震层的力学性能参数；4.建立三维隔震结构体系的简化力学模型，分析其抗倾覆性能，并就隔震层的几个重要力学性能参数对高宽比的限值的影响进行初步的探讨；5.对强震下三维隔震结构的灾变控制方法进行初步的探讨；6.阐述本文得出的主要成果并对该课题研究趋势作了展望。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
第一章绪论  12-20
  1.1 课题背景和研究意义  12-13
  1.2 三维隔震结构研究概况  13-18
    1.2.1 三维隔震结构体系研发与实验研究  13-17
    1.2.2 三维隔震结构地震反应分析理论的发展  17-18
  1.3 本文的主要研究内容  18-20
第二章三维隔震控制方法及简化设计  20-34
  2.1 新型三维隔震控制方法  21-22
  2.2 三维隔震系统实施方案  22-27
  2.3 三维隔震系统的一体化设计  27-30
  2.4 基于隔震层位移性能的三维隔震结构设计  30-32
  2.5 本章小结  32-34
第三章三维隔震结构的地震反应分析  34-48
  3.1 三种不同结构的 SAP2000 模型  34-39
    3.1.1 传统非隔震结构模型  34-35
    3.1.2 水平隔震结构模型  35-36
    3.1.3 三维隔震结构模型  36-39
  3.2 地震波输入  39
  3.3 地震反应对比分析  39-45
    3.3.1 传统结构与水平隔震结构对比  39-43
    3.3.2 三维隔震结构与水平隔震结构对比  43-45
  3.4 本章小结  45-48
第四章三维隔震结构多因素耦合力学模型研究  48-62
  4.1 考虑竖向地震作用时的水平隔震结构抗倾覆问题  49-53
    4.1.1 水平隔震结构的简化分析模型及动力学方程  49-50
    4.1.2 水平隔震结构的高宽比限值  50-53
  4.2 三维隔震结构抗倾覆问题  53-61
    4.2.1 三维隔震结构的简化分析模型及动力学方程  53-58
    4.2.2 导轨抗弯刚度对三维隔震结构的影响  58-61
  4.3 本章小结  61-62
第五章三维隔震结构的灾变控制  62-70
  5.1 引言  62-63
  5.2 隔震结构灾变控制装置概念设计方案  63-64
  5.3 隔震结构灾变控制的数值模拟  64-69
    5.3.1 灾变控制装置的力学参数  64-68
    5.3.2 灾变控制装置的力学参数的进一步讨论  68-69
  5.4 本章小结  69-70
第六章结论与展望  70-72
参考文献  72-78
攻读硕士期间发表的学术论文  78-80
致谢  80

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