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夹层橡胶垫基础隔震结构动力分析研究

作　者: 刘光亮
导　师: 陆铁坚
学　校: 中南大学
专　业: 结构工程
关键词: 橡胶支座 框架结构 基底隔震 非线性时程分析
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文对夹层橡胶隔震支座的特性进行分析研究,并以框架结构作为研究对象,探讨采用基础隔震技术后的减震效果及其地震反应的特点。为此借助有限元分析软件ANSYS 10.0对结构进行非线性动力时程分析。计算中对框架结构采用空间杆系模型,对夹层橡胶隔震支座采用双线性弹簧模拟。对基础隔震结构进行了大量的计算分析比较,得出以下结论。1.基础隔震结构由于在房屋的基础顶面设置柔性的橡胶垫,从而降低了隔震结构的水平刚度,增大了结构的自振周期,使其远离与场地发生共振的频率段,因此也就降低了结构的水平地震作用。2.隔震结构在水平地震作用下的反应以“整体平动”为主,结构位移主要发生在隔震层,上部结构的层间位移很小。隔震结构的地震反应主要取决于隔震层的刚度和弹塑性性能。其中,隔震结构的基底剪力、上部结构的层间剪力在地震作用下,比不隔震时均有所降低。隔震层的水平刚度越低,隔震效果越明显,隔震层位移随之增大,需增大隔震层阻尼来减小位移。3.对隔震结构进行时程分析计算时,输入不同的地震波,由于频谱特性组成不同,计算结果会有很大差异,隔震结构对于长周期成分占主导地位的地震波的隔震效果要低于对短周期成分占主要地位的地震波的隔震效果。因此对隔震结构进行动力时程分析时,应合理选择地震波,用于隔震结构的时程分析计算。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-17
  1.1 引言  7
  1.2 传统抗震方法及特点  7-8
  1.3 "工程结构减震控制技术"  8-9
  1.4 基础隔震结构概要  9-15
    1.4.1 基础隔震的基本原理和优点  9-10
    1.4.2 基础隔震结构的应用范围  10-11
    1.4.3 基础隔震的发展概况和现状  11-13
    1.4.4 基础隔震技术的可靠性  13-15
  1.5 本文研究的意义和内容  15-17
    1.5.1 本文研究的意义  15
    1.5.2 本文研究的内容  15-17
第二章 隔震支座的力学性能  17-24
  2.1 隔震支座的基本构造  17-18
  2.2 隔震支座的性能  18-21
    2.2.1 轴压性能  18
    2.2.2 受拉性能  18-19
    2.2.3 剪压性能  19-21
  2.3 夹层橡胶支座刚度和阻尼的近似计算法  21-23
    2.3.1 隔震装置水平刚度的近似计算  21-22
    2.3.2 隔震装置竖向刚度的计算  22
    2.3.3 隔震装置阻尼比的近似计算  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第三章 夹层橡胶支座隔震结构动力分析模型  24-32
  3.1 隔震支座的动力分析模型  24-25
    3.1.1 夹层橡胶垫隔震支座恢复力特性计算模型  24-25
  3.2 单质点基础隔震体系结构动力分析  25-26
    3.2.1 单质点基础隔震体系结构动力分析模型  25-26
    3.2.2 单质点基础隔震体系结构动力方程  26
  3.3 多质点基础隔震体系结构动力分析  26-28
    3.3.1 多质点基础隔震体系结构动力分析模型  26-27
    3.3.2 多质点基础隔震体系结构动力方程  27-28
  3.4 动力反应数值分析方法  28-31
    3.4.1 线性加速度法  28-30
    3.4.2 Newmark-β法  30-31
  3.5 本章小结  31-32
第四章 框架隔震结构的时程分析  32-62
  4.1 工程概况与隔震层计算参数  32-35
    4.1.1 工程概况  32-33
    4.1.2 钢筋混凝土材料参数  33-34
    4.1.3 隔震支座的选型、布置  34-35
    4.1.4 水平向减震系数的规定  35
  4.2 结构计算模型及单元选取  35-36
  4.3 地震波的选取  36-38
    4.3.1 地震波合理选择三要素  36-37
    4.3.2 输入地震波的选用与调整  37-38
  4.4 隔震结构的动力特性  38-41
    4.4.1 结构在隔震和不隔震两种情况下的模态分析  38-41
  4.5 地震作用下的动力反应分析  41-61
    4.5.1 多遇地震作用下的时程反应  41-53
    4.5.2 罕遇地震作用下的时程反应  53-58
    4.5.3 隔震结构参数对耐震性能的影响  58-61
  4.6 本章小节  61-62
第五章 结论与展望  62-64
参考文献  64-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间参与科研及发表论文情况  69

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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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