考虑地震动特性影响的LRB基础隔震结构抗震性能研究

发布时间：2018-11-28 17:54

【摘要】：隔震体系作为一种新型的结构抗震体系在建筑、桥梁等领域中已有广泛应用,并在实践中通过多次地震检验证明了结构的隔震效果显著,抗震性能明显优于传统的非隔震结构。其中基础隔震结构主要是通过在基础和结构底部之间设置水平刚度相对很小的隔震装置,使得隔震结构自振周期大大延长,并远离场地的特征周期,从而能够有效地隔离地震作用,显著降低上部结构的地震响应,提高结构的抗震性能。但是,对于一些长周期地震,如近场脉冲型地震动和远场谐和类地震动,由于其地震动时程和产生机理的特殊性,可导致长周期结构的严重破坏,因此,亟需研究隔震结构在这类特殊地震动作用下的抗震性能。为此,本文主要围绕LRB基础隔震结构在三类地震动(近场脉冲性地震动、普通地震动和远场谐和类地震动)作用下的地震响应和抗震性能进行以下几个方面的研究:(1)分析了普通地震动记录以及长周期地震动记录的频谱特性。根据现有的研究成果对长周期地震动的特征及其与普通地震动的区别进行分析总结,在此基础上建立各类地震动的选取准则,并计算对比分析了单自由度隔震体系在这三类地震动作用下的等强度谱特性。研究结果表明,单自由度隔震体系在长周期地震动作用下产生的位移响应远高于普通地震动作用的结果;对于等强度谱,阻尼比在0.05～0.2的变化范围内对结构的加速度响应的影响很小,结构的位移响应峰值随阻尼比的增大显著减小;刚度比的变化对等强度谱值的影响非常小。(2)研究了隔震结构在普通地震动作用下隔震支座的弹塑性位移需求谱。通过将地震动记录的反应谱与规范反应谱进行对比分析,发现利用现行规范谱来预测隔震结构位移需求时存在谱形和谱值失真的问题。通过考虑隔震支座力学参数、地震动特性等因素对位移反应谱的影响,采用标准化和平均化的方式研究了位移反应谱的特征,以Eurocode8规范给出的弹性位移反应谱为基础,通过数值拟合方法建立了隔震支座的弹塑性位移需求谱公式,用于预测隔震层的最大位移需求,便于在进行隔震结构设计时,可快速确定支座类型,简化隔震结构设计流程。通过某工程实例分析表明,根据文中提出的位移公式计算得到的隔震层位移与实际建模分析结果基本吻合,精度较高。(3)分析了隔震结构在长周期地震动作用下的抗震性能、上部结构的破坏规律。首先,利用SeismoStruct建立隔震结构模型进行非线性动力时程分析,研究了隔震结构在近断层脉冲型地震动和远场长周期地震动作用下的地震响应特点;然后,通过分析上部结构构件从屈服到破坏的整个受力状态变化过程,探讨了上部结构的破坏规律;最后,在此基础上,提出了防止或减轻隔震体系上部结构破坏的建议措施,并通过建模分析讨论了其可行性。分析结果表明,在相同地震动强度下,相对于普通地震动,长周期地震动对结构的破坏更加严重,并能够显著增大结构楼层的位移响应;长周期地震动对结构的破坏主要集中在结构的底层,尤其是对柱的破坏较为严重,是结构的相对"薄弱部位"。在结构底层外侧柱间设置钢支撑的加固措施后,结构的减震效果显著,其整体抗震性能得到大幅提高,分析结果可为此类相关工程设计提供参考。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TU352.12

【参考文献】