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碟形弹簧竖向隔震装置的试验研究

作　者: 张玉敏
导　师: 苏幼坡
学　校: 河北理工大学
专　业: 防灾减灾工程及防护工程
关键词: 碟形弹簧 建筑隔震 竖向地震反应 粘弹性阻尼器
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 238次
引　用: 9次
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内容摘要


为了最大限度地减轻地震灾害,人们提出了结构控制的概念。但是,目前这些控制装置或系统只是最大限度地减少或隔离水平地震作用,而对竖向地震作用几乎没有影响。由于地震动本身具有多维特性,对于一些位于高烈度区和震中附近的重要建筑和基础设施,同时考虑竖向地震分量的三维基础隔震是非常必要和重要的。但是,国内外对竖向基础隔震的研究尚无实质性进展。现提出一种碟形弹簧竖向减震装置,可以有效的解决竖向基础隔震问题。碟形弹簧竖向减震装置由碟形弹簧和粘弹性阻尼器并联组成。能有效的解决竖向大承载力和竖向阻尼的难题。该装置不仅具有适宜的刚度和阻尼性能,而且性能稳定,结构紧凑,加工制作容易。除了可以用于工程结构的竖向基础隔震外,还可以用于机械设备的隔振。因此,具有广阔的应用前景。在充分研究了碟形弹簧竖向减震装置特点的基础上,设计并制造了减震装置模型,对该模型的竖向刚度和阻尼性能进行了静载与动载试验研究和理论分析。研究结果表明:该竖向减震装置具有较适宜的刚度和阻尼性能。竖向阻尼比能达到15～30%,其静载刚度和承载力与理论计算吻合的很好。采用层间计算模型对隔震结构的竖向地震反应进行了计算,建立了相应的简化模型及运动方程;设计了一幢八层的钢筋混凝土框架结构,对其隔震前后的地震反应进行了时程分析。研究结果表明。碟形弹簧竖向减震装置具有较好的隔震效果:(1)竖向减震以后结构的各层最大轴力比未经隔震以前的建筑降低40%左右。(2)在罕遇竖向地震作用下,隔震后结构的最大竖向绝对位移是2.569mm,而碟形弹簧竖向减震装置有效位移的设计允许值是16mm,保证了大震下结构的安全。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 文献综述  10-22
  1.1 建筑基础隔震原理  10-11
  1.2 国内外建筑结构隔震技术的研究、应用概况  11-18
    1.2.1 国外建筑结构隔震技术的研究、应用概况  11-13
    1.2.2 我国建筑结构隔震技术的研究和发展  13-18
  1.3 竖向震动控制  18-21
    1.3.1 竖向地震动  18-20
    1.3.2 竖向地震控制的研究现状  20-21
  1.4 本文的研究内容  21-22
2 碟形弹簧竖向减震装置的设计理论研究  22-33
  2.1 概述  22-23
  2.2 碟形弹簧支座设计  23-29
    2.2.1 碟形弹簧的特点  24
    2.2.2 碟形弹簧的组合形式  24-26
    2.2.3 碟形弹簧的计算设计  26-27
    2.2.4 单片碟形弹簧的设计  27
    2.2.5 减震装置的基本要求  27-28
    2.2.6 减震装置中碟簧参数的选择及计算  28-29
  2.3 粘弹性阻尼器  29-33
    2.3.1 粘弹性阻尼器的构造与性能  29-30
    2.3.2 粘弹性阻尼器的设计  30-33
3 碟形弹簧竖向减震装置的性能试验  33-56
  3.1 试验模型的设计  33-37
    3.1.1 试验模型  33-36
    3.1.2 模型设计的近似原理  36-37
  3.2 试验内容与计算方法  37-41
  3.3 试验结果分析  41-53
    3.3.1 竖向承载力试验结果  41
    3.3.2 竖向刚度实验结果分析  41-43
    3.3.3 竖向动载试验结果分析  43-53
  3.4 竖向减震装置的恢复力模型  53-56
4 竖向基础隔震框架结构的竖向地震反应分析  56-67
  4.1 竖向隔震结构的动力分析模型  56-58
    4.1.1 基本假定  56
    4.1.2 竖向地震下隔震结构的运动方程  56-58
  4.2 用Wilson-θ法求解线性系统的逐步求解算法  58-60
  4.3 算例与分析  60-67
    4.3.1 计算结构的基本参数  61-62
    4.3.2 隔震装置的非线性本构关系  62-63
    4.3.3 隔震前后结构的动力特性  63
    4.3.4 竖向地震响应计算结果  63-66
    4.3.5 竖向隔震效果分析  66-67
结论  67-68
参考文献  68-72
致谢  72-73
导师简介  73-74
作者简介  74-75
学位论文数据集  75

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 特种结构 > 抗震动结构、防灾结构 > 耐震、隔震、防爆结构 > 隔震结构
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