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昆明新机场航站楼关键减隔震技术之复合隔震结构设计研究

作　者: 张新影
导　师: 白良
学　校: 昆明理工大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 复合隔震结构昆明新机场航站楼 ANSYS 隔震优化设计间隙式阻尼器
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

昆明新机场项目是昆明市2007年开始投资建设的一项国家级重大项目,预计在2010年竣工投入使用,建成后将成为国内规模最大的机场之一。机场的航站楼吞疑是整个工程的重中之重。航站楼内人流集中,属于生命线工程,该航站楼建设场地抗震设防烈度为8度；且距离小江断裂带仅有9公里之遥,据专家预测,在未来的几十年中,小江断裂带是云南省内地震发生几率最高的地区之一。’因此,对于该工程进行工程抗震方面的研究是十分必要的。此外,由于该建筑的功能要求,建筑平面和立面变化丰富,体型庞大,柱网,荷载均较大。如果采用传统的抗震结构,其效果不理想也不经济。即使采用单一隔震元件进行隔震设计也难以达到预期效果。因此,本文力求寻找一种合适的隔震布置方案,使航站楼的抗震设计达到即安全又经济的目标。针对昆明新机场航站楼这一特殊工程,本文首先介绍了计算分析该工程所需的理论知识,然后就航站楼在隔震结构中水平刚度和竖向承载力难以同时满足的问题,本文提出了附加间隙式阻尼器复合隔震体系,并用一六层钢筋混凝土框架结构作为算例,分析了该体系的隔震效果,该体系在罕遇地震作用下可以很好的控制隔震层位移。在上述分析基础上,在ANSYS中建立该工程的非隔震结构模型,对其进行计算分析,将ANSYS中的计算结果与MIDAS的计算结果对比,确定ANSYS中所建模型可以作为后续隔震结构计算的基础。然后对航站楼进行隔震方案设计研究,确立复合隔震方案后,进行有限元动力响应计算分析,根据计算结果对隔震方案进行优化,通过三轮优化过程,在原方案的基础上拓展和优化组合隔震的形式,最终得出该工程的最优方案,最终方案可以很好的起到隔震效果,并满足上部结构按降低一度设计的要求。该方案已用于昆明新机场航站楼工程中。最后,总结了本文的研究工作,同时指出了研究存在的不足之处,对今后的研究提出建议。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-19
  1.1 引言  10
  1.2 基础隔震体系概述  10-13
    1.2.1 基础隔震机理  11
    1.2.2 基础隔食体系的基本特征  11-12
    1.2.3 基础隔震体系的优越性  12-13
  1.3 复合隔震体系分类  13-16
    1.3.1 夹层橡胶支座与摩擦滑板并联复合隔震体系  13-14
    1.3.2 夹层橡胶支座与摩擦滑板串联复合隔震体系  14-15
    1.3.3 夹层橡胶支座与弹性滑板并联复合隔震体系  15-16
  1.4 复合隔震体系国内外研究现状  16-17
  1.5 本文的研究目的和主要内容  17-19
第二章隔震装置性能及有限元理论基础  19-42
  2.1 隔震消能装置的性能  19-31
    2.1.1 叠层橡胶支座的性能  19-24
    2.1.2 滑动支座  24-27
    2.1.3 阻尼器的性能  27-31
  2.2 有限单元理论  31-35
    2.2.1 有限单元法简介  31-33
    2.2.2 有限单元法分析的基本过程  33-35
  2.3 ANSYS概况  35-38
    2.3.1 ANSYS软件功能简介  35-36
    2.3.2 ANSYS分析的主要步骤  36-38
  2.4 ANSYS中模拟单元的特性  38-41
  2.5 本章小结  41-42
第三章附加间隙式阻尼器复合隔震体系研究  42-56
  3.1 引言  42-43
  3.2 隔震结构设计方法  43-46
    3.2.1 初步设计  43
    3.2.2 隔震支座的布置与选型  43-44
    3.2.3 计算水平减震系数  44-45
    3.2.4 隔震层水平位移验算  45
    3.2.5 隔震层下部结构验算  45-46
  3.3 隔震结构实例分析  46-54
    3.3.1 工程概况  46-48
    3.3.2 隔震和非隔震的模态分析  48
    3.3.3 隔震和非隔震的时程分析  48-51
    3.3.4 附加间隙式阻尼器设计  51-52
    3.3.5 附加间隙式阻尼器复合隔震结构时程分析  52-54
  3.4 本章小结  54-56
第四章昆明新机场航站楼复合隔震结构设计研究  56-86
  4.1 引言  56
  4.2 隔震技术在机场中的应用  56-57
  4.3 昆明新机场航站楼概况  57-58
    4.3.1 工程简介  57-58
    4.3.2 地震作用的各项指标  58
  4.4 昆明新机场航站楼ANSYS计算模型的建立  58-60
  4.5 非隔震结构的计算分析及结果  60-62
  4.6 昆明新机场航站楼隔震结构设计研究  62-84
    4.6.1 隔震层位置的确定  62-63
    4.6.2 隔震层布置方案的选择  63-76
    4.6.3 复合隔震结构的时程分析及计算结果  76-84
  4.7 本章小结  84-86
第五章结论与建议  86-88
  5.1 结论  86
  5.2 建议  86-88
致谢  88-89
参考文献  89-94
附录  94

昆明新机场航站楼关键减隔震技术之复合隔震结构设计研究

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