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复合隔震结构地震反应试验及研究

作　者: 马裕超
导　师: 杨树标
学　校: 河北工程大学
专　业: 结构工程
关键词: 复合隔震结构振动台试验相似准则有限元分析时程分析高宽比限值
分类号: TU352.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 46次
引　用: 1次
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内容摘要

近些年来,复合隔震技术作为一种新型的建筑基础隔震技术在我国土木工程领域得到了广泛的研究和应用。复合隔震结构是由夹层橡胶支座与摩擦滑移支座两种隔震元件并联组合在一起作为隔震层的基础隔震结构。夹层橡胶支座通过减小隔震层刚度,延长结构的自振周期,从而避开场地的卓越周期,达到隔震的效果;摩擦滑移支座则是通过隔震层与基础的相对滑动,以摩擦的形式来耗散地震能量。复合隔震结构充分发挥了两种隔震支座各自的优点,同时有效的限制了各自的缺点,既能提供足够的弹性恢复力,又具有较强的结构耗能能力,从而达到良好的隔震效果。为了更深入的研究复合隔震结构及其参数对隔震性能的影响规律,并为工程应用提供基本的理论依据和设计参考,本文建立了二层复合隔震结构钢框架模型,对其进行了地震模拟振动台试验。本次试验使用动态数据采集系统测得各种分组模型和不同试验工况的结构动力响应,通过对比分析试验数据得出了复合隔震结构的地震反应规律。同时应用SAP2000有限元软件对模型试验进行仿真分析,并对计算数据与试验数据进行了比较,结果表明该软件可以较好的模拟复合隔震结构的各动力响应及规律。随着现代建筑的高速发展,高层建筑层出不穷,复合隔震结构也逐渐从低层建筑向多高层建筑发展,但随之产生了许多的设计问题,其中最重要的问题之一是结构的抗倾覆能力,而复合隔震结构的高宽比限值将直接影响到结构的抗倾覆能力。因此本文对复合隔震结构的高宽比限值进行了研究,推导出了简化的计算公式。同时分析了摩擦系数、摩擦滑移支座承载系数、地震动强度、地震波特性等因素对结构高宽比限值的影响及其规律,得出了一些有益的结论,为复合隔震结构的工程设计提供了一些参考。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-14
  1.1 引言  9-10
  1.2 基础隔震技术在国内外的发展和研究概况  10-12
    1.2.1 国外隔震技术发展和研究  10-11
    1.2.2 国内隔震结构的发展和研究  11-12
  1.3 复合隔震技术的发展和研究概况  12-13
  1.4 本文研究的主要内容及意义  13-14
第2章复合隔震支座力学性能与计算模型  14-22
  2.1 隔震支座力学性能  14-17
    2.1.1 橡胶隔震支座  14-16
    2.1.2 摩擦滑移支座  16-17
  2.2 隔震支座恢复力模型  17-18
    2.2.1 橡胶隔震支座恢复力模型  17
    2.2.2 摩擦滑移支座恢复力模型  17-18
  2.3 复合隔震体系计算模型  18-20
    2.3.1 复合隔震体系恢复力计算模型  18
    2.3.2 运动微分方程  18-20
  2.4 隔震支座性能试验  20-21
  2.5 小结  21-22
第3章复合隔震结构模型设计  22-31
  3.1 试验研究的主要内容  22
  3.2 相似理论概述  22-23
  3.3 试验模型设计与制作  23-30
    3.3.1 模型设计的一般步骤  23-24
    3.3.2 量纲分析与相似设计  24-26
    3.3.3 模型制作  26-30
  3.4 小结  30-31
第4章复合隔震结构模型振动台试验  31-56
  4.1 试验方案设计  31-37
    4.1.1 试验设备  31
    4.1.2 选择地震波  31-34
    4.1.3 测点布置  34-35
    4.1.4 试验分组与工况  35-37
  4.2 试验结果分析  37-50
    4.2.1 模型动力特性分析  37-38
    4.2.2 模型结构加速度反应  38-44
    4.2.3 模型结构位移反应  44-50
  4.3 基于振动台试验的计算机仿真分析  50-54
    4.3.1 模型建立  50-51
    4.3.2 计算值与试验值的比较  51-54
  4.4 复合隔震结构原型反应  54-55
  4.5 小结  55-56
第5章复合隔震结构高宽比限值分析  56-62
  5.1 问题的提出  56
  5.2 高宽比限值简化公式  56-58
    5.2.1 隔震层受力分析  56-57
    5.2.2 高宽比限值公式  57-58
  5.3 高宽比限值的影响因素及其规律  58-61
    5.3.1 地震动强度的影响  58
    5.3.2 摩擦系数的影响  58-59
    5.3.3 摩擦滑移支座承载系数的影响  59
    5.3.4 地震波特性的影响  59-60
    5.3.5 复合隔震结构自振周期的影响  60-61
  5.4 小结  61-62
结论与展望  62-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
作者简介  68-69
攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果  69-70

复合隔震结构地震反应试验及研究

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