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层间隔震结构的随机响应及可靠度分析

作　者: 唐怀忠
导　师: 盛宏玉
学　校: 合肥工业大学
专　业: 结构工程
关键词: 层间隔震结构 虚拟激励法 随机振动 结构可靠度
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


隔震结构体系是区别于传统抗震结构体系的一种被动控制体系，通过设置隔震层来吸收并消耗地震能量，减少结构的地震反应，确保结构的安全。隔震结构体系改变了传统抗震结构体系的耗能原理，即通过隔震层的耗能装置，而不是改变结构和结构构件来吸收和消耗地震能量，这种优越的耗能特性是传统抗震结构体系所不能实现的。随着人们对隔震技术的研究和应用的不断深入，基础隔震渐渐显示出其弊端，并在一定程度上限制了隔震技术的发展，导致层间隔震技术应运而生。层间隔震是将隔震层设置在建筑物某层柱子和楼板之间来进行控制地震反应。本文首先建立了层间隔震结构的结构动力模型并推导出系统的整体质量矩阵和刚度矩阵，采用将地震学中低频模拟方法和工程学中高频模拟方法相结合的综合功率谱模型，来模拟地震地面运动功率谱。其次用虚拟激励法进行层间隔震结构的随机响应分析，可以大大提高计算效率。文末对一个12层的层间隔震框架作数值模拟，探讨了不同隔震方案对结构层间位移随机响应的影响；并采用结构可靠度理论，进一步计算出层间隔震结构各层间位移可靠度和结构体系可靠度。最后对七种层间隔震方案的结构动力特性和减震效果进行了比较，得到一些有益的结论。研究表明：层间隔震结构的振动，一般有2个振型起主要控制作用；层间隔震结构隔震层设置越低，隔震效果越好；隔震层设置位置较高时，要对隔震层下部结构作重点受力和变形分析。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-12
第一章 绪论  12-20
  1.1 引言  12
  1.2 隔震体系综述  12-15
    1.2.1 隔震技术原理  12
    1.2.2 基础隔震结构  12-14
    1.2.3 层间隔震结构  14-15
  1.3 工程结构的抗震分析方法  15-16
  1.4 本课题的研究现状  16-20
    1.4.1 层间隔震结构的结构动力特性分析  16-17
    1.4.2 层间隔震结构地震响应分析  17-18
    1.4.3 层间隔震结构的可靠度研究  18-20
第二章 层间隔震结构的结构动力模型的建立  20-27
  2.1 层间隔震体系的有限元分析  20-22
  2.2 层间隔震结构的自振特性的分析  22-23
    2.2.1 逆迭代法  23
    2.2.2 雅可比迭代法  23
    2.2.3 子空间迭代法  23
  2.3 隔震支座的力学性能及数值模型  23-27
    2.3.1 橡胶垫隔震支座恢复力特性计算模型  24
    2.3.2 隔震垫数值模型  24-27
第三章 地面运动加速度功率谱密度函数模型  27-31
  3.1 地震地面运动模拟  27
  3.2 地面运动加速度功率谱密度函数模型发展概况  27-29
  3.3 基岩加速度自谱密度S_0的确定  29-31
第四章 层间隔震结构平稳随机响应的计算  31-40
  4.1 引言  31
  4.2 随机振动的基础知识  31-34
    4.2.1 平稳随机过程和非平稳随机过程  31-32
    4.2.2 功率谱密度函数  32-33
    4.2.3 自功率谱密度函数  33-34
  4.3 虚拟激励法  34-37
    4.3.1 基本原理  34-35
    4.3.2 虚拟激励法的特点  35-36
    4.3.3 层间隔震结构的随机响应计算  36-37
  4.4 层间隔震结构在随机激励下,层间位移峰值响应统计值的计算  37-39
    4.4.1 Davenport方法  37-38
    4.4.2 Vanmarcke方法  38-39
    4.4.3 Davenport法和Vanmarcke法的比较  39
  4.5 小结  39-40
第五章 层间隔震结构的可靠度理论  40-52
  5.1 结构动力可靠度分析的基本概念和原理  40-43
    5.1.1 结构的极限状态  40-41
    5.1.2 结构可靠度  41-42
    5.1.3 结构的可靠指标  42-43
  5.2 结构可靠度分析的一次二阶矩方法  43-49
    5.2.1 中心点法  44
    5.2.2 验算点法(JC法)  44-48
      5.2.2.1 两个正态随机变量的情况  45-46
      5.2.2.2 非正态随机变量的情况  46-48
    5.2.3 映射变换法  48
    5.2.4 实用分析法  48-49
  5.3 层间隔震结构的动力可靠度计算  49-50
    5.3.1 功能状态方程  49
    5.3.2 层间隔震结构各层间位移失效概率计算  49-50
  5.4 层间隔震结构体系可靠度计算  50-52
    5.4.1 结构体系可靠度分析方法  50-51
    5.4.2 层间隔震结构的体系可靠度计算  51-52
第六章 层间隔震结构数值模拟及分析  52-68
  6.1 工程概况  52-55
    6.1.1 隔震支座设置  53
    6.1.2 钢筋混凝土材料参数  53-54
    6.1.3 ANSYS建模时的单元选择  54-55
  6.2 模态分析  55-57
  6.3 层间隔震结构的随机响应计算  57-64
  6.4 层间隔震结构的动力可靠度计算  64-67
    6.4.1 层间隔震结构各层层间位移失效概率  64-66
    6.4.2 层间隔震结构体系可靠度计算  66-67
  6.5 本章小结  67-68
第七章 结论及展望  68-70
  7.1 结论  68-69
  7.2 有待进一步解决的问题  69-70
参考文献  70-71

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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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