大跨隔震结构地震响应分析的位移输入模型研究

发布时间：2020-10-27 22:08

　　大跨隔震结构具有跨度大、功能性强、抗震性能显著等优点而被人们青睐。目前许多规范对结构采用一致地震动输入,对于空间尺寸较小、跨度不是很大的结构采用一致地震动输入基本上满足要求,但对于大跨结构,地震波在传播过程中,会受地震动场空间变异性的影响,因此此时需要考虑采用多点激励。本文采用时程分析研究了位移输入模型在大跨隔震结构中的应用,在此研究过程中的主要工作有:1、系统阐述了多点激励下大跨结构常用计算模型的理论机理及各模型的适用范围,其中包括位移输入模型、加速度输入模型、大刚度法输入模型和大质量法输入模型。同时从理论公式、输入方式、误差原因等方面阐述了位移输入模型与大刚度法、大质量法的差异。2、对于普通结构,从位移输入模型与加速度输入模型的推导过程可知两种输入模型忽略了不同的阻尼项,会引起计算结果产生差异,而且差异的大小与采用的阻尼组成成分有关。通过剪切模型算例验证了两种输入模型计算结果的偏差主要来源于质量阻尼部分。3、应用位移输入模型可直接求得结构响应的绝对位移,适用于线性体系也适用于非线性体系,因此在工程领域广泛应用。但是位移输入模型在推导过程中忽略了一项阻尼力,对于隔震结构,忽略耦合阻尼项可能会产生较大的计算误差。通过对比位移输入模型与不忽略耦合阻尼项的计算模型,研究耦合阻尼项的忽略对结构地震响应产生的误差。同时研究了采用不同阻尼比、不同地震波时,应用位移输入模型对结构地震响应产生的误差。4、对于大跨隔震结构,采用人工合成地震动,研究应用位移输入模型对地震响应产生的误差。同时考虑由于结构跨度不同产生不同地震动时,应用位移输入模型对结构计算结果产生的误差。
【学位单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TU311.3
【部分图文】：

大跨结构

良好、跨度大，被广泛应用于工业建筑中的厂房、飞机装配车间和大型仓库等。这些具有重要社会职能的公共场所，人流量比较密集，一旦发生地震，将会造成大量的人员伤亡和经济损失。若没有遭到破坏，它可以作为地震灾后安置灾民的重要场所，对于日后恢复重建也起到很大的作用，因此，大跨隔震结构的地震响应分析具有重大的意义。(a) 北京大兴国际机场 (b) 广州南站

结构反应,隔震层,阻尼

(a) 加速度反应谱 (b) 位移反应谱图 1-2 结构反应谱曲线普通结构具有刚性大、周期短的特点[52]，从图 1-2 可以看出结构反应与周期和阻尼有关。当结构周期较小（周期为 T0）时，阻尼不变，加速度反应谱中 A 点反应较大，而位移较小。对于隔震结构，隔震层可以延长结构周期，同时不改变阻尼，在 T1时，加速度反应下降，位移反应增大即 B 点。同时隔震层具有阻尼大的特性，结构阻尼的增大使加速度反应大大下降，也抑制了位移反应（即 C 点）。综上所述，隔震系统延长结构的周期，通过隔震层的变形承担结构的大位移，使上部结构发生较小的刚体平动。基于隔震系统的优点，许多学者将其运用到大跨结构中，同时对大跨隔震结构地震响应进行了大量的研究。夏冬平等[53]以盐城市金融服务中心大楼为研究对象，对比了采用橡胶隔震垫前后大跨屋盖弹塑性分析的计算结果，橡胶隔震垫可以有效控制结构顶部的位移。[54]

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