框架剪力墙基础隔震结构地震响应及易损性分析

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基础隔震作为一种安全有效的建筑减震技术应用的最早,也最为成熟,不仅应用于新建工程的抗震设计,而且应用于历史性建筑的抗震加固。大量振动台实验和理论研究表明,隔震建筑具有优异的抗震性能,隔震建筑在近十几年来的几次大震中表现良好也证明了这一点。目前,随着技术的进步和研究的深入,隔震技术已逐渐向高层建筑发展,因而,对这类隔震结构的地震反应展开研究对保护人们生命财产安全具有十分重要的意义。本文首先介绍了隔震技术的基本原理,建立了单质点基础隔震体系的力学模型,并对其动力平衡方程进行了推导和求解,阐述了隔震支座的性能参数及力学模型。其次,利用有限元软件SAP2000建立框架剪力墙基础隔震结构,对其进行模态分析、多遇和罕遇地震下的动力时程分析,并将其计算结果与相应的传统非隔震结构进行对比,以分析隔震结构的减震效果。最后,针对基础隔震结构由于历史震害资料较少等原因导致对该类结构体系在地震作用下损伤破坏数据记录不多的问题,对基础隔震结构进行了地震易损性分析,从概率的角度定量地描述隔震结构的抗震性能。通过以上分析得到如下结论:(1)采用隔震技术后,结构的自振周期明显增大,结构周期延长后能够有效的避开场地的卓越周期,减少了共振的可能性,达到很好的减震效果。(2)对比传统抗震结构和隔震结构的前三阶阵型,在地震作用下两种结构的第一、二振型都是平动,传统结构的层间位移比隔震结构大;第三振型两种结构均表现为扭转,不同的是传统抗震结构扭转变形大,而隔震结构的扭转变形小,主要发生在隔震层。(3)对传统抗震结构和基础隔震结构进行动力时程分析,得出在多遇和罕遇地震作用下,基础隔震结构的层间剪力、层间位移和层间加速度相对于传统抗震结构都有了不同程度的减小,且在罕遇地震下隔震效果更突出。(4)采用一种基于性能的地震易损性分析方法,得到了传统抗震结构和基础隔震结构的地震易损性曲线,将两者的易损性曲线进行比较后发现,在各极限破坏状态下基础隔震结构的损伤程度均低于传统抗震结构的损伤程度。易损性曲线为制定防灾措施和灾后损失评估以及结构的加固改造等提供了数据依据,具有重要的意义。
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