地震动及地铁振动下博物馆楼层波特性研究

发布时间：2020-05-07 19:21

【摘要】：我国是地震多发国家,地震造成文物受损的事件屡出不鲜。此外,城市轨道交通引起的振动对博物馆文物的长期影响不容小觑。因此,迫切需要降低地震动和地铁振动对馆藏可移动文物的不利影响。为解决上述问题,获得地震动和地铁振动影响下直接作用于文物的由博物馆结构楼层波特性十分必要。本文首先建立了四川某三层框架结构博物馆有限元模型,采用符合场地土条件的地震波和实测地铁波进行激励,得到两种激励下楼层波在该博物馆内的分布特性。然后通过建立水平隔震支座和三维隔振支座有限元模型,研究了博物馆结构水平隔震和竖向隔振后楼层波的变化规律。最后,结合楼层波在博物馆内传递规律,对楼层波特性影响因素进了定量研究。论文主要研究工作和成果如下:(1)利用SAP2000建立博物馆有限元模型,按照场地土条件选取4条地震波和4条实测地铁波,进行时程分析。提取不同楼层的楼层波加速度时程,并对其进行傅立叶变换,得到楼层波频谱曲线。结果表明,地震作用下楼层加速度峰值随着楼层数增加而增加,楼层波频谱的谱型取决于主结构的自振频率。地铁波作用下,楼层峰值加速度随着楼层数增加而减小,但结构顶层峰值加速度反向增大。楼层波频谱峰值坐落在输入地铁波的卓越频段内,高频处的振动衰减快于低频处。(2)建立水平隔震和竖向隔振博物馆模型。获取博物馆水平隔震和竖向隔振后楼层波时程特性,并进行傅立叶变换,研究楼层波频谱特性。对比隔震结构的楼层波频谱分布特性,提出了不同周期文物在博物馆中的布置方案。分析表明结构隔震后加速度峰值较输入地震波幅值降低了 50%,上部结构各楼层加速度差别微小。结构隔震后楼层波频谱最大波峰处对应频率下降了 60%～70%。结构竖向隔振效率在70%～80%之间,与原结构相比各楼层竖向峰值加速度下降了 50%。隔振结构楼层波频谱的高频成分衰减快于低频成分。(3)在四川某三层框架结构博物馆的基础上对楼层波特性影响因素展开参数研究。选取新的博物馆楼层数为2层至5层,并选取新的博物馆楼层跨度为4.5m,6m,7.5m和9m,研究在不同参数下楼层波在博物馆内的分布规律。研究表明随着楼层数增加,同一楼层号处的楼层加速度峰值具有显著区别。楼层波卓越频率的分布随着楼层数改变显现出新的规律。不同跨度的博物馆结构各楼层动力放大系数分布比较离散。随着跨度增大,楼层波频谱曲线发生一定规律的移动。
【图文】：

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绪论逡逑物馆进行三维隔振设计，探究了博物馆竖向隔振后楼层波在不同楼层间的分布特逡逑性。并将计算得到的振级与城市环境振动标准进行了对比，为环境振动控制提供依逡逑据。逡逑（３）对原博物馆采取变参数研究。选取４种不同楼层数和４种不同楼层跨度逡逑对原博物馆进行变参数建模。借助ＳＡＰ２０００有限元软件，输入４条地震波，主要逡逑探讨了结构楼层波时程和楼层波频谱随着结构楼层数变化的规律。同样采用４条逡逑地震波对博物馆进行激励，得到结构动力响应，主要集中研究了结构楼层波时程和逡逑楼层波频谱随着结构跨度变化的规律。并将不同体系博物馆中的楼层波与输入地逡逑震动进行对比，探宄楼层波与输入地面激励之间的差别。逡逑具体的技术路线如图１－２所示：逡逑ｉ逦四川某逦，逡逑

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．１．３模型验证逡逑为了验证模型的计算准确性，，将有限元计算结果与实际振动测试结果进行对逡逑。本次振动测试采用中国地震局工程力学研究所生产的ＤＡ１００１型２４位高精度逡逑ＳＢ数据采集仪及９４１Ｂ型超低频测振仪分别选取了邋７个测点对博物馆进行振动逡逑试。测点布置如图２－５。逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU311.3

【参考文献】