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金属隔震支座抗倾覆研究

作　者: 汪质文
导　师: 陈青来
学　校: 山东大学
专　业: 结构工程
关键词: 金属隔震支座倾覆性高宽比周期
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

中国目前正处在城市化进程高速发展阶段,但是许多数据表明地球可能进入地震活跃期,传统的抗震设计方法受到考验,新型的隔震技术才是未来的发展之路。采用橡胶支座的隔震技术发展成熟,作为新的隔震技术,金属隔震支座处于发达国家研究前沿,发展前景巨大。随着隔震技术应用于高层建筑,隔震结构的倾覆是一项需要重点研究的课题。金属隔震结构倾覆性的影响因素诸多,而其中最为重要的是隔震结构的高宽比。为保证隔震结构不出现倾覆现象,其稳定性充分条件有三：隔震层边缘的金属隔震支座不出现拉应力；隔震层边缘的金属隔震支座最大压应力不超过容许值；隔震层在罕遇地震作用下的水平位移不超过容许值。基于这三条充分条件推导了不同烈度地震作用下的金属隔震结构高宽比限值,既考虑了水平地震作用又考虑了竖向地震作用,结果显示金属隔震结构的高宽比限值与隔震支座的布置,场地类别,设计地震分组,抗震设防烈度,结构自振周期,以及隔震层的阻尼均有关系。由对金属隔震结构的高宽比限值表达式分析可知金属隔震结构的高宽比限值主导因素是隔震体系的周期,当隔震层边缘的隔震支座不出现拉应力时,隔震结构的高宽比限值随着隔震体系的周期的增大而增大；当隔震层边缘的金属隔震支座最大压应力不超过容许值时,隔震结构的高宽比限值随着隔震体系的周期的增大而减小；隔震结构的高宽比限值在临界周期处取得极大值。由于金属隔震结构的最大周期的存在,金属隔震支座的最大容许应力和最大容许位移决定了隔震体系的最大周期,基于临界周期和最大周期的关系,需对金属隔震结构的高宽比修正。一般情况下,7度罕遇地震作用下,隔震结构的最大周期由金属隔震支座最大容许应力控制,因此,隔震结构的高宽比限值主要因素是金属隔震支座的最大容许应力。8度和9度罕遇地震作用下,隔震结构的最大周期由金属隔震支座的最大容许水平位移控制,隔震结构的高宽比限值主要因素是金属隔震支座的最大容许位移。从各种烈度罕遇地震作用下金属隔震结构的高宽比数值上看,由7度到8度,高宽比幅值降低较快,主要原因是高宽比限值的主导因素变了,仅靠自身阻尼,在8度和9度罕遇地震作用下,金属隔震结构的水平位移很大,影响隔震结构的高宽比限值,若施加合适附加阻尼来限制金属隔震结构的水平位移,就可以提高8度和9度罕遇地震作用下的高宽比限值。最后,用SAP2000模拟分析了金属隔震结构的倾覆性,通过描述指标判断金属隔震结构的倾覆临界状态,然后求出此时的高宽比,和理论数据对比,能够基本吻合,论证结论的可靠性。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
第一章绪论  12-20
  1.1 金属隔震技术提出的背景  12-13
  1.2 隔震结构的特点及其优越性  13-15
    1.2.1 隔震结构的特点  13-14
    1.2.2 隔震结构的优越性  14-15
  1.3 金属隔震支座与橡胶隔震支座的对比  15-17
  1.4 金属隔震支座抗倾覆研究目的  17-18
  1.5 本章小结  18-20
第二章金属隔震结构模型和减震原理  20-34
  2.1 金属隔震支座简介  20-22
  2.2 金属隔震结构模型  22-29
    2.2.1 金属隔震结构模型的假定  22-23
    2.2.2 金属隔震体系的状态方程  23-26
    2.2.3 金属隔震体系的参数确定  26-29
  2.3 金属隔震支座的减震原理  29-32
  2.4 本章小结  32-34
第三章金属隔震支座倾覆性的理论研究  34-64
  3.1 金属隔震结构整体倾覆性相关概念  34-42
    3.1.1 隔震结构的倾覆力矩与抗倾覆力矩  34
    3.1.2 金属隔震结构抗倾覆稳定性的充分条件  34-35
    3.1.3 金属隔震结构抗倾覆可靠度  35-42
  3.2 金属隔震结构高宽比限值  42-63
    3.2.1 金属隔震层特性参数的确定  42-44
    3.2.2 金属隔震结构高宽比限值公式推导  44-49
    3.2.3 金属隔震结构高宽比限值分析  49-63
  3.3 本章小结  63-64
第四章金属隔震支座倾覆性的软件模拟分析  64-78
  4.1 金属隔震结构软件模拟模型的建立  64-67
    4.1.1 金属隔震支座的模拟  64-65
    4.1.2 地震波的选取和调整  65-67
    4.1.3 金属隔震支座的相关参数  67
    4.1.4 模型的建立  67
  4.2 SAP2000模拟金属隔震支座的高宽比限值  67-76
    4.2.1 7度罕遇地震作用下金属隔震结构的高宽比限值  68-70
    4.2.2 8度罕遇地震作用下金属隔震结构的高宽比限值  70-73
    4.2.3 9度罕遇地震作用下金属隔震结构的高宽比限值  73-76
  4.3 本章小结  76-78
第五章全文总结与展望  78-80
  5.1 结论  78-79
  5.2 问题与展望  79-80
参考文献  80-84
致谢  84-85
学位论文评阅及答辩情况表  85

金属隔震支座抗倾覆研究

内容摘要

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