層間隔震減震結(jié)構(gòu)的理論分析和振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究.pdf

1、房屋基礎(chǔ)隔震是一種有效、經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)實(shí)可行的結(jié)構(gòu)抗震新技術(shù)和新體系。國(guó)內(nèi)外多次地震經(jīng)驗(yàn)表明，采用隔震技術(shù)，在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層，可使房屋結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部設(shè)施免受地震災(zāi)害。我國(guó)自1993年建成首棟采用疊層橡膠支座的隔震房屋以來，在全國(guó)各地已經(jīng)建成了數(shù)百棟隔震建筑。
　　 隔震技術(shù)在我國(guó)的《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》己作為正式內(nèi)容列入，國(guó)外也有類似規(guī)范，如美國(guó)、日本、歐共同體等。目前在各國(guó)現(xiàn)行的隔震技術(shù)規(guī)范中，隔震結(jié)構(gòu)只限于體形規(guī)則的結(jié)構(gòu)

2、，規(guī)定隔震層設(shè)在基礎(chǔ)頂面或地下室底部。但在實(shí)際工程中，由于建筑和使用上的需要，要求突破規(guī)范的這些限制，在結(jié)構(gòu)的中問層設(shè)置隔震裝置，形成新的層間隔震減震體系。
　　 層間隔震減震體系是根據(jù)結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)，一般在結(jié)構(gòu)豎向剛度有突變的部位設(shè)置隔震層，隔震層的位置可根據(jù)需要設(shè)置在結(jié)構(gòu)的一層頂、中間層、結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層等，隔震裝置可采用疊層橡膠隔震支座。由于隔震層設(shè)置在結(jié)構(gòu)的中間層，將整體結(jié)構(gòu)分為上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)，引起結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的變化，隔

3、震結(jié)構(gòu)的工作機(jī)理出現(xiàn)了新的特征。層間隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的，不僅要減小上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，同時(shí)要求在不增加或減小下部結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的情況下，減小整體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。因而需要進(jìn)行專門的研究。
　　 本文以6層框架結(jié)構(gòu)為模型，系統(tǒng)地完成了層問隔震減震體系的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究。通過試驗(yàn)對(duì)層間隔震減震結(jié)構(gòu)的隔震層剛度、變形、阻尼及滯回曲線等物理特性指標(biāo)進(jìn)行了探討，并對(duì)影響層間隔震減震結(jié)構(gòu)的主要因素進(jìn)行了深入的研究。采用Boue-Wen模型模擬層間

4、隔震結(jié)構(gòu)的隔震層恢復(fù)力，建立了層間隔震結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化計(jì)算模型。導(dǎo)出了層間隔震減震結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方程，編制了時(shí)程分析計(jì)算程序，對(duì)層間隔震減震結(jié)構(gòu)進(jìn)行了地震反應(yīng)分析，與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，具有較好的精度，驗(yàn)證了計(jì)算模型和分析程序的可靠性，可用于后續(xù)的研究分析工作。
　　 對(duì)主要影響參數(shù)進(jìn)行分析，探討在建筑物層間設(shè)置隔震層時(shí)，隔震層上、下結(jié)構(gòu)體系協(xié)同作用等問題，包括上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的剛度比、頻率比、質(zhì)量比、隔震層參數(shù)等對(duì)隔震效果的影響，將層

5、間隔震與基礎(chǔ)固接和基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)隔震層位于建筑物底部和建筑物中間任意層的不同情況分別進(jìn)行了分析研究。
　　 提出了在進(jìn)行層間膈震減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅僅控制結(jié)構(gòu)的第一周期，第二周期也需要控制。對(duì)于隔震層上部結(jié)構(gòu)，通過合理設(shè)計(jì)隔震層剛度和阻尼，延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的第一周期，并適當(dāng)控制隔震層的位移，可達(dá)到對(duì)上部結(jié)構(gòu)“隔震”的設(shè)計(jì)目的。
　　 對(duì)于隔震層下部結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)，合理選擇隔震層位置，通過調(diào)整隔震層上部結(jié)構(gòu)和下

6、部結(jié)構(gòu)的剛度、質(zhì)量，增設(shè)結(jié)構(gòu)阻尼等，避開結(jié)構(gòu)的第二個(gè)主控周期，可達(dá)到在不增加或減小下部結(jié)構(gòu)地震作用的同時(shí)，減小整體結(jié)構(gòu)地震作用的“減震”目的。
　　 對(duì)基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)、動(dòng)力調(diào)諧減震結(jié)構(gòu)和層間隔震減震結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行了對(duì)比分析。在此基礎(chǔ)上，提出根據(jù)隔震層位置的不同，將層間隔震減震結(jié)構(gòu)分成三類：調(diào)頻減震、部分隔震和完全隔震。根據(jù)層間隔震減震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制目標(biāo)的不同，對(duì)影響層間隔震系統(tǒng)的主要參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。提出了最優(yōu)的參數(shù)組合，最優(yōu)頻率