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随着城市交通网络日益完善,城市交通沿线建筑物的抗震和减隔振问题日益突出,建筑结构在竖向城市交通扰动和水平向罕遇地震影响下的隔振减震问题亟待解决。钢弹簧隔振减震装置主要由钢弹簧隔振器和阻尼筒组成,被应用于地铁附近建筑结构设计中,其可对竖向城市交通扰动和水平向地震动引起的结构振动进行有效控制,该装置已在全球一百多栋重要建筑中得到应用。目前在钢弹簧隔振减震装置的工程应用中,装置的性能参数均取自理论值,尚缺乏对装置在竖向和水平向性能的多工况试验研究和参数值确定。另外由于未进行该装置不同设计参数对结构控制效果影响的系统性分析,工程设计过程中大多采用验算法满足设计要求,这使得设计过程在实用性和最优性上存在不足,这些问题严重制约了该装置的工程推广应用。本文采用试验研究方法,分析了钢弹簧隔振减震装置力学性能参数和抗震性能。采用数值计算方法,对应用该装置的Benchmark模型结构,进行竖向环境激励和地震影响下振动控制效果的参数分析,在此基础上,提出一种适合于该装置工程应用的设计方法。论文主要包括以下几部分内容:(1)为了确定装置中钢弹簧隔振器的力学性能参数,对钢弹簧隔振器进行了压剪性能试验和压剪极限性能试验研究。根据压剪性能试验数据计算,得到钢弹簧隔振器在不同竖向压缩状态下的性能参数。根据压剪极限试验数据,确定钢弹簧隔振器在压剪作用下的屈服限值和压剪屈服边界条件,分析其抗地震剪切能力,并对现有钢弹簧隔振器给出优化建议。(2)为了确定装置中阻尼筒的水平向和竖向力学性能参数和耗能能力,对装置中的阻尼筒进行竖向和水平向耗能性能试验研究。根据耗能性能试验数据,计算阻尼筒的性能参数和滞回曲线,分析阻尼筒在竖向和水平向的耗能能力,确定加载幅值和频率对阻尼筒阻尼系数的影响。(3)为了研究钢弹簧隔振减震结构在城市交通扰动下的隔振效果,以及装置参数变化与隔振效果强弱之间的规律,以应用该装置的20层Benchmark模型为研究对象,应用SAP2000有限元软件进行数值模拟,计算模型结构各层在城市交通扰动下的振动响应。对比无控结构和隔振结构下加速度和振动加速度级响应,分析不同刚度比和阻尼比区间下,钢弹簧隔振减震结构的隔振效果和变化规律。(4)为了研究钢弹簧隔振减震结构在水平向地震影响下的减震效果,以及装置参数变化与减震效果强弱之间的规律,对Benchmark模型结构在地震影响下进行数值模拟,计算结构各层水平向加速度、位移、减震系数。对比钢弹簧隔振减震装置与铅芯橡胶支座的减震效果,分析不同刚度比和阻尼比区间下,钢弹簧隔振减震装置结构的减震效果和变化规律。(5)在前期试验研究和数值模拟参数分析的基础上,提出一种适合于钢弹簧隔振减震结构的工程设计方法。按此设计流程对北京某一四合院工程项目进行整体隔振减震设计,说明设计操作过程和验证设计方法合理性。该设计方法可对钢弹簧隔振减震结构工程设计提供参考和指导。