考虑支座极限变形的串联隔震体系性能分析与振动台试验研究

题名	考虑支座极限变形的串联隔震体系性能分析与振动台试验研究
作者	吴忠铁
导师	杜永峰 ; 李慧
答辩日期	2014
学位名称	博士
关键词	串联隔震体系极限变形性能分析近场地震振动台试验
摘要	近年来,地震的频繁发生给各地震区造成巨大经济损失和人员伤亡,特别是近场地震造成的损失和伤亡更加严重。随着隔震技术的迅速发展和应用,隔震建筑如雨后春笋般涌现出来。由于工程的需要,隔震建筑呈多种发展形式,包括了基础隔震结构、层间隔震结构和复杂的串联隔震结构。对于基础隔震结构和层间隔震结构在建筑抗震规范中已有明显的体现,然而,对于复杂的串联隔震结构的设计在规范中并没有明显针对性的要求。随着串联隔震结构的大量建设,将叠层橡胶支座连接于钢筋混凝土柱顶部形成隔震层的现象比较常见,其被定义为串联隔震体系。对于串联隔震体系的力学性能和试验研究相对较少,特别是在串联隔震体系广泛应用的情况下,对于串联隔震体系的理论和试验研究就显得更加重要。本文在研究此问题的过程中采用渐进式的分析方法,首先分析了不同边界条件下叠层橡胶支座的水平刚度变化,然后对串联隔震体系的水平刚度进行了研究,再针对罕遇地震下叠层橡胶支座的变形特点,对串联隔震体系进行性能分析,同时,用有限元方法和理论分析探讨了串联隔震体系的恢复力模型、质点模型和地震响应,最后对串联隔震体系进行了近场和远场地震下的振动台试验研究,最终完成了整个串联隔震体系的理论和试验研究。本文的主要研究内容包括以下几个方面：1.针对隔震结构中叠层橡胶支座端部连接的特点,推导了考虑不同边界约束状态下叠层橡胶支座的水平刚度方程,用算例分析了边界条件对叠层橡胶支座的水平刚度的影响,探讨了不同边界条件下端部约束能力和竖向荷载对叠层橡胶支座的水平刚度的影响;然后,对典型的下部边界约束问题的串联隔震体系进行了分析,针对其自身的特点,考虑叠层橡胶支座和钢筋混凝土柱相互作用,在弯-剪-压作用下推导了串联隔震体系的水平刚度方程,对9种普通的叠层橡胶支座对应的串联隔震体系的水平刚度进行了参数分析,提出了简化方程。并针对某一类代表性的叠层橡胶支座对应的串联隔震体系水平刚度方程进行了参数影响分析,与用有限元模型的分析结果进行对比,验证模型的正确性和适用性;2.针对建筑抗震规范的相关规定隔震层下部结构和构件要进行罕遇地震下变形和承载力验算的要求,进行了以叠层橡胶支座的极限变形为基础,考虑钢筋混凝土柱的不同损伤状态的串联隔震体系的性能分析,讨论了串联隔震体系的性能指标限值,并与静力试验进行了对比;3.在隔震结构中串联隔震体系以隔震层的形式存在,隔震结构在进行动力计算时串联隔震体系的恢复力模型就较为关键。用有限元软件Marc对带铅芯叠层橡胶支座的串联隔震体系进行了非线性力学性能分析,系统的分析了力和变形关系、等效水平刚度和破坏等力学特性,并与试验部分结果进行了对比分析;基于铅芯叠层橡胶支座的恢复力模型提出串联隔震体系的恢复力模型,探讨串联隔震体系参数对双质点模型和单质点模型的特性的影响,采用单质点模型分析了近场地震作用下串联隔震体系的动力响应和减震效果,探讨了地震动加速度峰值对串联隔震体系减震效果的影响;4.对串联隔震体系进行了近场和远场地震作用下的振动台试验,研究串联隔震体系的动力响应特点,对比了近场和远场地震作用下串联隔震体系的动力响应,分析了近场和远场地震作用下串联隔震体系的减震效果,探讨了近场地震作用下输入模式对串联隔震体系的减震效果的影响,分析串联隔震体系试验模型的破坏特点和规律,讨论地震动加速度峰值对串联隔震体系减震效果的影响,并用串联隔震体系试验测试的加速时程响应度和位移时程响应与理论模型的计算结果进行了对比。
页数	166
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语种	中文
收录类别	CNKI
中图分类号	TU352.12
文献类型	学位论文
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/89772
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
第一作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	吴忠铁. 考虑支座极限变形的串联隔震体系性能分析与振动台试验研究[D],2014.