模块化钢框架摩擦摆隔震体系抗震性能研究

发布时间：2020-09-02 18:55

　　 符合现代生态理念及可持续发展的工业化建筑,正助力中国的城镇化建设。模块化建筑技术作为当前工业化建筑较为先进的建筑模式之一,拥有高效制造,低碳节能、安全作业、高预制比例等诸多优点,预制模块化建筑现在已扩展到多、高层建筑。为了提高模块化结构安全度及性能,将发展较为成熟的摩擦摆隔震技术应用到模块化结构中,研究工业化建筑隔震性能。更好的推广这种新型结构体系,本文主要研究内容如下:(1)通过对模块化结构连接节点进行模拟和参数分析,考察模块化钢框架结构梁柱节点的节点域及刚域系数等对其受力性能的影响。采用ETABS有限元分析软件建立一七层钢框架模块化结构有限元模型,以钢框架模块的刚域长度取值问题作为研究对象进行计算分析,研究发现刚域系数对结构整体刚度影响较大,刚域设与不设对模块化钢框架的位移产生的误差可达25%左右;(2)提出模块化钢框架摩擦摆隔震体系的设计方法和流程,研究摩擦摆支座对模块化结构整体性能的影响规律。基于ETABS软件建立模块化钢框架结构有限元分析模型,选择三条不同地震波对非隔震结构和摩擦摆隔震结构分别进行多遇地震作用下的弹性时程分析、设防烈度和罕遇地震作用下的弹塑性时程分析。首先建立模块化非隔震结构的ETABS、SATWE模型,将两种计算结果进行对比,结果表明周期与质量相近,验证了模型的准确性,为后续非线性时程分析做准备;在此基础上于ETABS中实现对FPS支座的模拟,进行摩擦摆基础隔震设计,在设防烈度及罕遇地震作用下考虑摩擦摆支座非线性属性。(3)针对模块化钢框架结构,比较非隔震结构和隔震结构的层位移、层剪力、各层加速度峰值等动力响应结果,得出加入FPS支座后模块化结构隔震效果明显,在设防地震下隔震结构能发挥一定的隔震效果,在罕遇地震下隔震效果显著,且罕遇地震作用下隔震结构基本处于弹性,梁端出现少量梁铰,结构的层间位移角远远小于规范限值,罕遇地震作用下最大位移角为1/115,小于规范限值1/50。(4)基于传统摩擦摆支座,提出一种变摩擦摆支座。对传统的摩擦单摆隔震支座改进后使其具有一定的阻尼自适应性,该变摩擦支座将滑移面分成两个摩擦系数不同滑移区,中心摩擦滑移区的摩擦系数较边沿摩擦滑移区的摩擦系数小。在此基础上基于ETABS有限元软件开发了该变摩擦摆支座的数值模拟方法。通过与摩擦摆支座隔震结构罕遇地震作用下分析结果比较,在不影响隔震效果的前提下,变摩擦隔震支座位移有一定减小,耗能能力更强。
【学位单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU352.12
【部分图文】：

图 1-1 中间建筑西立面块化结构特点块化结构的概念近年成为 AEC 行业实现快速建设以及最终产品有效解决方案。随着更多创新和非常规现代建筑的产生，可将预及特点概括为以下五个方面：数化生产、灵活设计以包含建筑物的所有部件，包括楼梯单元，电梯竖井，外墙系服务等，在预制工厂中进行批量生产的单元长度、宽度和高度种形状和尺寸的单元。其中存在的限制因素是其运输过程中增备和较强的操作技术。装配率筑立面空间和装修本身构成了模块的一部分，在现场完成建筑物筑施工从以劳动为导向的生产过程转向更加面向过程生产的装，降低施工现场的噪音和环境污染。效制造、安全作业

图 1-2 支撑角柱模块系统 图 1-3 墙体承载模块系统1.2.2 模块化施工技术图 1-4、图 1-5 分别是传统建筑设计流程图和模块建筑设计流程图，简单对比可以看出，在模块建筑体系下，建筑设计、室内设计、结构设计是同步推进、相互配合的。目前采用模块化施工方式作为推进建筑工业化的有效解决方案，可将建筑现场的施工时间缩短 50%以上，短时间内满足建设需求，同时不断提高产出质量，这是建筑工业化努力实现的一个重要的性能标准。图 1-4 传统建筑设计流程建筑初步设计各专业施工图设计主体施工内装设计及施工建筑设计 模块设计

图 1-2 支撑角柱模块系统 图 1-3 墙体承载模块系统1.2.2 模块化施工技术图 1-4、图 1-5 分别是传统建筑设计流程图和模块建筑设计流程图，简单对比可以看出，在模块建筑体系下，建筑设计、室内设计、结构设计是同步推进、相互配合的。目前采用模块化施工方式作为推进建筑工业化的有效解决方案，可将建筑现场的施工时间缩短 50%以上，短时间内满足建设需求，同时不断提高产出质量，这是建筑工业化努力实现的一个重要的性能标准。图 1-4 传统建筑设计流程建筑初步设计各专业施工图设计主体施工内装设计及施工建筑设计 模块设计

【参考文献】

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本文编号：2810971