地震是一种突发的、剧烈的地壳运动方式,强烈的地震运动严重威胁人类社会发展和生命安全。我国地震活动具有频度高、范围广、强度大的特点,是遭受地震灾害威胁最严重的国家之一,对地震防护安全需求巨大。当地震发生时,地震波由震源向地面进行传播,当传播至地表面时,经过一系列的反射、衍射将产生沿地表水平传播的地震表面波,主要包括Rayleigh波和Love波。其中Rayleigh波振幅大,且频率主要集中在0～20 Hz,对应于大多数建筑结构的共振基频,从而对建筑结构危害极大。因此,设计防护结构以削弱Rayleigh波对建筑造成的震害,对保证关键设施的地震安全具有重要意义。近二十年来,人们发现声子晶体等典型周期结构具有频率带隙特性,即抑制频率带隙范围内弹性波的传播。受此启发,通过设计特定构造的人工周期结构,将频率带隙调节至与地震波频率相匹配的范围,可实现对地震波的有效屏蔽,从而减少地震波传至结构的能量,提高建筑结构的地震防御能力。以周期结构频率带隙理论为基础,针对远场地震中对建筑物造成破坏的低频Rayleigh波,利用狄利克雷散射体局域共振型声子晶体具有零频率带隙的机理,提出一种具有覆盖地震波主要频率的低频宽带隙的嵌入式周期性减震屏障。利用有限元方法分析了屏障典型单元模型的频散曲线、带隙影响因素、衰减特性,进一步选择工程经济性好、具有工程应用前景的屏障典型单元。同时,考虑埋置在土体中的周期减震屏障与土体的相互影响,建立土体-周期性减震屏障结构模型,采用波动法将Rayleigh波以边界等效节点荷载的方式输入,并在此基础上分析模型在Rayleigh波作用下的时域响应,评估周期性减震屏障的实际减震性能。结果表明,周期性减震屏障对Rayleigh波具有良好的减震效果。针对特定的核反应堆厂房结构,结合结构基频分布情况和场地条件给出了周期性减震屏障减震方案,建立三维土体-减震屏障-核反应堆结构有限元模型,分析不同Rayleigh波工况下该模型的地震响应。分析结果表明,减震屏障可明显地降低核反应堆结构的加速度楼层反应谱,同时亦降低结构的层间位移角。因此,对于安全需求较高的核电设施而言,周期性减震屏障能够有效降低结构地震响应,是一种有效的减震方式。