大底盘隔震结构在巨震作用下的碰撞响应分析

发布时间：2020-11-11 04:20

　　 地震是一种突发性的自然灾害,具有很强的随机性和高度的不确定性,地震发生后,极震区及其周边区域的实际地震烈度往往比设防烈度大很多,而且有些现有建筑之间的防震缝宽度太小,即使采用了隔震技术,在地震作用下仍可能发生碰撞,将会造成巨大的经济损失和人员伤亡,因此有必要对隔震结构在极罕遇地震(即巨震)作用下的碰撞进行分析。本文以SAP2000有限元分析软件为计算工具,进行了以下研究工作:首先,介绍了国内外碰撞问题的研究现状,总结了结构碰撞研究的主要内容,在此基础上说明进行大底盘隔震结构在巨震下碰撞响应的研究的必要性。其次,通过插值法得到不同烈度下的巨震峰值加速度,介绍4种地震动调幅方法和两种碰撞理论研究方法——恢复系数法和接触单元法,并围绕其展开了详细描述和比较。然后,在以上理论基础上建立可用于碰撞分析的有限元模型,先是对结构进行隔震设计,使之满足规范相关隔震要求,再在满足要求的隔震模型基础上定义塑性铰来模拟材料的非线性,布置接触单元模拟碰撞单元。最后,根据建立好的有限元模型,分别分析巨震不考虑碰撞、巨震考虑碰撞和罕遇考虑碰撞三种情形,通过比较和分析碰撞力、加速度和位移等指标,可以得出结论,峰值碰撞力与地震动峰值加速度没有直接关系,但是相邻结构间的最大相对位移差是峰值碰撞力形成的一个关键因素;加速度放大作用仅发生在碰撞层,对其他楼层的加速度峰值影响比较微弱;碰撞对左右两侧结构的正向峰值位移响应起到的作用是相反的,而对负向峰值位移响应均起到了放大作用,总体而言,碰撞时较柔的结构在碰撞方向上受到的作用较大。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU352.12
【部分图文】：

撞问题的理论分析方法普遍运用的碰撞问题的理论分析方法有两种，第一种是恢复系力学方法，第二种是接触单元法。复系数法系数法是基于动量和能量守恒定理的经典碰撞力学方法，有以方向上符合动量守恒。（2）忽略由碰撞瞬间引起的能量变化变形及摩擦作用，符合能量守恒。（3）物体的碰撞作用是瞬间只考虑两结构碰撞前后状态。两物体的质量分别1m 和2m ， 碰撞前后的速度分别为1v 和v分别为2v 和'2v ，碰撞前后的状态如图 2-1 所示

如图2-2 所示。当两结构的相对位移大于其初始间距时，弹簧才会发挥作用，产生碰撞力；当两结构间的相对位移小于其初始间距时，弹簧不发挥作用，碰撞力为 0，即此弹簧在碰撞发生时置入，脱离时撤除。结构在碰撞的碰撞力可以表示为：

中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 c l 1 2 p 1 2 pc 1 2 p; 00; 0F k u u g u u gF u u g （2碰撞所产生的碰撞力；线性弹簧刚度，即碰撞刚度；构间的相对位移；结构间初始间距。的碰撞力-相对位移关系曲线如图 2-3 所示。
【参考文献】

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本文编号：2878736