基于量綱分析的地震作用下相鄰建筑結構碰撞反應研究.pdf

1、地震過程中，相鄰結構間的碰撞作用是造成結構破壞、倒塌的重要原因之一。在以往的震害中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)很多結構碰撞現(xiàn)象，尤其是建筑群密集的城市區(qū)，更容易發(fā)生結構間的碰撞作用而導致結構破壞。結構間的碰撞問題研究具有重要的理論意義和工程應用價值，目前國內(nèi)外學術屆和工程界已經(jīng)開始廣泛關注該項課題的研究。過去一些學者已經(jīng)對該問題進行了相關研究，由于強地震動作用下的結構碰撞反應不僅與相鄰建筑結構的動力特性相關，還受到強地震動特性的影響，是涉及到諸多材料和幾何

2、變量的高非線性問題，在眾多參數(shù)影響下，很難得到全面清晰的反應規(guī)律。采用量綱分析方法可以有效解決參數(shù)復雜性問題，用較少的無量綱參數(shù)來表征結構碰撞反應，可以更好的得到結構在地震作用下的碰撞反應規(guī)律，為減少城市建筑密集區(qū)的結構碰撞災害奠定基礎。目前國內(nèi)外只有一位學者將量綱分析方法應用到單自由度結構碰撞反應研究，并假定碰撞過程無接觸體變形發(fā)生，因此不能實時描述結構在接觸過程中的力與變形，而且其研究不能用于多自由度結構碰撞反應分析。
　　本

3、文將量綱分析方法與接觸單元方法相結合，分析了相鄰單自由度碰撞體系以及多自由度碰撞體系的反應，考慮了碰撞過程中接觸體之間的力、變形和能量損失，得到了碰撞過程各個時刻的結構反應，并采用譜的形式分析了各參數(shù)對碰撞反應的影響。本文的主要內(nèi)容如下：
　?。?）基于量綱分析方法，推導了單自由度擺在正弦激勵作用下與障礙物發(fā)生碰撞作用的無量綱接觸時間解析解、單自由度擺的無量綱位移反應和速度反應解析解，并證明了解析解的正確性和有效性，分析了結構碰撞

4、單元參數(shù)對單擺碰撞反應的影響規(guī)律；
　?。?）采用量綱分析方法研究了相鄰多個非彈性單自由度結構的碰撞反應，比較了不同譜區(qū)條件下單邊碰撞與雙邊碰撞對結構反應的不同作用，分析了不同的結構布局以及結構參數(shù)對碰撞反應的影響，揭示了相鄰多個單自由度結構碰撞反應的自相似性；
　?。?）進行了相鄰三層和兩層鋼框架結構模型的碰撞振動臺試驗，模型相似比例1/3，模擬了結構對中碰撞和扭轉碰撞兩種情況，研究了結構在不同水準地震激勵下的位移和加速度