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基础隔震结构非线性动力特性分析

作　者: 王继红
导　师: 唐兴荣
学　校: 苏州科技学院
专　业: 结构工程
关键词: 基础隔震非线性时程分析影响因素设计建议
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

基础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,通过设置基础隔震层来吸收并消耗地震能量,减小结构的地震反应,确保结构的安全。最近二十多年对基础隔震技术的研究非常多,且基础隔震结构已有很广泛的运用。基础隔震结构的基础隔震效果已在多次地震中得到验证。通过对单质点以及双质点基础隔震结构的理论分析得出影响基础基础隔震结构反应的各种因素,以及这些因素对基础隔震结构反应的影响程度。通过分析得出:为了达到基础隔震效果,必须使ω/ωn大于2 ,且ω/ωn越大越好;上下两层刚度比减小时,上部结构的反应相对增大,基础隔震层的反应相对减小;当基础隔震结构有效质量系数达到0.9时,基础隔震层上部结构的有效质量系数大于0.9,表明,在基础隔震层上部结构计算时其有效质量系数应相应的提高。通过对多质点基础隔震结构的分析,考虑上部结构和隔震层的非线性,采用wilsion-θ法编制了非线性动力时程分析程序(NA-BA),并通过振动台实验验证了程序的可行性。采用本文编制的NA-BA程序对实例进行分析,得出不同影响因素(不同场地条件、场地烈度、隔震层阻尼、刚度)对基础隔震结构的影响程度。实例中基础隔震结构采用的是层间剪切模型,基础隔震层以及上部结构采用的都是双线性恢复力模型,对不同场地条件的不同地震波的反应作出分析。通过分析得到:基础隔震层刚度越大,基础隔震层的层间位移反应越小,上部结构的层间位移反应相对减增大,整个结构的加速度反应都增大;阻尼比越大对应的加速度反应越大,位移越小。因此基础隔震层刚度和阻尼对结构反应影响很大。基础隔震结构的设计相比较传统结构比较复杂,本文针对抗震规范中对隔震层的位移限制条件作出分析。为保证基础隔震层的位移不超过水平极限位移,求出频率比ω/ωn的限制条件,得到隔震层的合理刚度。通过理论推导得出双质点基础隔震结构模型的基础隔震结构水平减震系数的公式,利用规范中的规定得出上部结构的合理等效刚度。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-19
  1.1 引言  10-11
  1.2 基础隔震技术在国内外的发展及应用  11-13
    1.2.1 基础隔震技术在国内的发展及应用  11-12
    1.2.2 基础隔震技术在国外的发展及应用  12-13
  1.3 基础隔震结构反应分析方法及结构模型介绍  13-16
    1.3.1 基础隔震结构反应分析方法介绍  13-15
    1.3.2 基础隔震结构分析模型介绍  15-16
  1.4 基础隔震研究的现状及存在的问题  16-18
    1.4.1 基础隔震研究的现状及著作  16-17
    1.4.2 基础隔震研究存在的问题  17-18
  1.5 本文采用的方法及主要研究内容  18-19
第二章单质点以及双质点基础隔震结构的反应分析  19-32
  2.1 单质点基础隔震结构的反应  19-25
    2.1.1 单质点基础隔震结构的反应的理论推导  19-22
    2.1.2 基础隔震结构地震反应的影响因素分析  22-25
  2.2 双质点基础隔震结构的反应  25-30
    2.2.1 双质点基础隔震结构的理论推导  25-27
    2.2.2 基础隔震结构地震反应的分析  27-30
  2.3 本章结论  30-32
第三章多质点基础隔震结构的反应分析  32-48
  3.1 理论推导  32-34
  3.2 程序的介绍  34-44
    3.2.1 程序的功能  34
    3.2.2 基础隔震结构滞回模型  34-36
    3.2.3 转折点的处理  36-37
    3.2.4 程序框图  37-39
    3.2.5 程序验证  39-44
  3.3 多质点模型有效质量系数  44-47
  3.4 本章结论  47-48
第四章基础隔震结构实例弹塑性反应分析  48-62
  4.1 不同条件的地震反应  50-54
    4.1.1 地震波的输入  50-54
    4.1.2 不同条件的地震反应  54
  4.2 事例计算结果的分析  54-60
    4.2.1 地震波对基础隔震结构地震反应的影响  54-55
    4.2.2 烈度对基础隔震结构地震反应的影响  55
    4.2.3 场地和烈度对基础隔震结构地震反应的影响  55-58
    4.2.4 基础隔震层刚度对基础隔震结构地震反应的影响  58-59
    4.2.5 基础隔震层阻尼比对基础隔震结构地震反应的影响  59-60
    4.2.6 多遇与罕遇地震对基础隔震结构地震反应的影响  60
  4.3 本章结论  60-62
第五章基础隔震结构的水平限制位移和水平减震系数的分析  62-73
  5.1 规范中规定  62-63
    5.1.1 水平减震系数  62-63
    5.1.2 基础隔震层的位移限制  63
  5.2 位移和水平减震系数的分析  63-68
    5.2.1 水平限制位移的分析  63-65
    5.2.2 水平减震系数的分析  65-68
  5.3 基础隔震的设计  68-71
    5.3.1 隔震器的选择  68-69
    5.3.2 地震作用的计算  69-70
    5.3.3 合理刚度  70-71
  5.4 结论  71-73
主要结论  73-75
参考文献  75-77
致谢  77-78
附录1 弹塑性分析程序  78-93
附录2 各类场地的计算结果  93-106
作者简历  106
攻读硕士学位期间论文发表情况  106

基础隔震结构非线性动力特性分析

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