高层框架结构层间隔震的地震响应研究

发布时间：2020-03-26 17:47

【摘要】：我国地震频发,且地震往往会造成不可预测的毁灭性灾害。随着经济和城市化进程的发展,高层建筑不断涌现,应加强高层建筑的层间隔震研究,为层间隔震技术在高层建筑的实际工程应用提供参考。层间隔震技术是在基础隔震技术的基础和发展中形成的一种新型隔震技术,相对于基础隔震而言,层间隔震技术的隔震层设置不受位置和地形条件的限制,更加灵活,弥补了基础隔震的局限性,拓展了隔震技术的应用范围。但隔震结构的减震效果会随着隔震层位置变化而变化,本文以十六层框架结构为例,利用ABAQUS软件建模,输入El-Centro波、Taft波和人工波,研究隔震层位置、结构高宽比和隔震支座参数变化时高层框架结构的地震响应规律及减震效果,得出以下相关结论:(1)对比隔震结构与抗震结构的自振周期,结果表明隔震结构的自振周期均有增大,增大率最高达到67.2%,且隔震层位置越低,结构的自振周期越长,顶层隔震的自振周期仅增大4.4%。(2)改变隔震层的位置,对比结构的地震反应,楼层剪力、层间位移和楼层加速度的减小率达到50%-70%左右,说明隔震结构的减震效果较好。且随着隔震层位置的变化,结构的减震效果也出现差别,隔震层设置的位置越低,结构减震效果越好,基础隔震结构的减震率最高在60%左右,当隔震层设置在八层以上时,结构的减震效果有下降,减震率仅为20%左右,当隔震层设置在十五层顶时,结构的减震效果与抗震结构接近。(3)研究隔震支座自重、水平刚度和阻尼比参数变化对结构减震效果的影响,结果表明支座自重对结构前三阶自振周期影响较大,对减小结构楼层剪力和层间位移几乎不起作用.;随着支座水平刚度的增大,结构的自振周期逐渐减小,结构的楼层剪力和层间位移均减小,最大减小50%左右,但减小幅度也逐渐减小,因此,应适当增大支座的水平刚度提高结构的减震效果;随着阻尼比从0.15增大到0.5,结构的减震率达到70%以上,阻尼比从0.5增大到0.85,结构的减震率仅为20%左右,阻尼比越大,结构的减震效果越好,同时要适当控制结构的阻尼比不宜过大。(4)比较不同高宽比的隔震结构的地震反应,分析高宽比变化对隔震结构减震效果的影响。结果表明,高宽比从3.0逐渐增大到4.0,隔震结构的楼层剪力、层间位移和楼层加速度增大45%左右;高宽比从4.0增大到5.0,结构的地震反应增大25%左右,得出高宽比对结构较低位置的楼层影响更大,且高宽比不宜大于4.0的规律。
【图文】：

房屋建筑,房屋倒塌

由于我国处于欧亚地震带和环太平洋地震带两大地震带的交界处，且同时受到印度板块太平洋板块和菲律宾板块的挤压[3]，地理环境极其不稳定，特别容易发生地震，因此我国是地震频发国家之一，且受地震灾害的破坏相当严重。特别是近几年的汶川地震、青海玉树地震、台湾集集地震、云南鲁甸地震等，地震破坏力较强，房屋建筑受地震作用发生严重的损坏和坍塌，产生严重的后果，造成大量的人员伤亡和严重的经济财产损失如图 1.1 所示。（a）汶川地震倒塌建筑（b）青海玉树倒塌建筑

隔震层,隔震,楼层,层间隔震结构

在已有的基础隔震结构的大量实践基础上，经过大量收集数据，不断完成一种新型的层间隔震结构形式，层间隔震结构中隔震层的设置不受限制，布可根据需要设置在建筑结构中的任一楼层[38]。层间隔震结构是在基础隔震结构发展起来的，因此也弥补了基础隔震的一些不足，打破了基础隔震的局限性，震技术的应用范围，已经被广泛应用于现实工程实例当中，由此各位学者也应注和投入对隔震结构的抗震减震性能等方面进行深入的研究和探索。间隔震结构突破基础隔震结构的局限，并在其基础上完善发展，相比于基础隔层间隔震结构中隔震层的位置设置更加灵活[39][40]，，不受限制且设置形式多样足当今社会中建筑结构的设计要求和更多的使用要求。隔震结构中隔震层的设结构分割为三部分，分别为：上部结构、隔震层和下部结构[41]。层间隔震结构多种形式，比如一层隔震、中间层隔震和顶层隔震等，如图 1.2 所示；此外，体系还可根据自身特点，将隔震层设置在结构竖向刚度突变位置，如图 1.3 所外，还可根据实际情况将隔震层设置在建筑结构中结构形式发生变化的中间过如图 1.4 所示。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU973.31

【参考文献】