频率比对设备—结构—土相互作用体系地震反应的影响

发布时间：2020-06-30 04:59

【摘要】：研究表明,当设备-结构体系受到地震作用时,设备与结构间相互影响、共同工作,有着复杂的动力相互作用。自振频率作为一项体现设备与结构动力特点的参数,设备与结构间相对频率的变化必然会影响它们的动力响应。当前关于设备所在楼层位置、设备与主体结构间的连接方式以及土-结构相互作用等相关因素对设备-结构体系动力响应的影响研究还有待深入。因此,本文利用时程分析法分析了当设备位于结构不同楼层、设备与结构连接方式不同以及考虑土-结构相互作用时,设备与结构频率比η的变化对设备-结构体系动力响应的影响。主要内容以及相关研究成果如下:(1)在刚性地基假定下,分别建立了设备锚固连接于结构不同楼层的设备-结构体系模型,从频率比角度分析了各模型间设备与结构动力响应的差异。在设备与结构频率比η=1附近,设备与结构间会发生明显的共振现象,设备的内力(剪力)响应显著增大,但设备的相对位移响应对共振效应并不敏感;设备由于惯性对结构产生了反作用力,这使得结构的动力响应减小。并且,设备动力响应的大小以及设备与结构间共振效应的剧烈程度均随着楼层的降低而逐渐减小。(2)进一步建立设备柔性连接于结构顶层的设备-结构体系模型,从频率比角度分析连接方式不同时设备与结构动力响应的差异。发现采用柔性连接后,设备自振频率明显降低;设备部分的变形主要集中于支座处,设备自身则以平动状态为主;设备的动力响应减小,并且不同频率比情况下共振区内设备动力响应减小最明显,不同地震阶段大震时动力响应减小最明显,而结构的动力响应随频率比改变无明显变化。(3)从频率比角度对设备锚固连接于结构顶层的设备-结构-土相互作用体系进行了分析,发现与刚性地基假定时相比,主体结构的各阶自振频率有较大程度的减小,共振频率比明显降低,并且结构的高阶振型可能与设备发生共振;设备-结构-土相互作用体系动力响应的变化情况与地震波频谱特性、震级的大小以及设备与结构间的频率比密切相关。因此,建立设备-结构-土相互作用完整模型对设备与结构在地震作用下的安全性有重要的意义。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU311.3
【图文】：

高层建筑,基站,主体结构

图 1-1 高层建筑楼顶上的通讯基站图 1-2 云南临沧新闻中心楼顶上的信号塔对于设备来说，它们是放置于结构内并与结构连接在一起的，有着自己独特的质量、刚度、阻尼等特性。虽然在对主体结构进行抗震设计时不计入设备对地震作用的承载能力，但是在实际情况中，设备是会因地震所引起的主体结构运动而受到地震激励影响的[3]。目前与主体结构抗震性能有关的研究取得了瞩目的成就，在结构自身的抗震设防烈度内已经可以实现“三水准”抗震设防目标，但是对仪器、设备等附属结构的抗震设防还处于笼统的规定下，并没有过多涉及，这显然不能满足对种类丰富、情况复杂、造价高昂的附属结构的安全性和经济性的要求。众多地震灾害表明，地震中附属设备的倾倒、垮塌和掉落会对人们的生命财产安全造成严重威胁、对经济造成严重损失，同时还会阻碍抗震救灾工作的开展并可能引发严重的次生灾害。例如，1989 年 Oakland 地震后发生严重的火灾，这正是地震中供电设备系统瘫痪导致无法及时采取有效救援措施所导致[4]；1996 年，一场较为严重的破坏性地震发生在我国内蒙古包头市，其中仅少数工业建筑物发

信号塔,新闻中心,临沧,云南

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