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近年来,国内外学者对结构隔减震技术进行了较为系统的研究,并将该技术应用于多高层结构。而其在大跨网格结构中的应用则较少,特别是大跨网格结构的多维隔减震研究属于新型的研究课题。本论文将一种新型的大跨网格结构多维隔减震装置加入一3m×3m的大跨网格结构缩尺模型中进行了拟动力试验研究。通过试验与分析,掌握该新型装置对结构的隔减震性能,为其推广应用提供了理论参考和试验依据。
为了能够了解该新型多维隔减震装置对网格结构水平向的隔减震性能,对柱顶安装与不安装该装置的网格结构进行了水平向拟动力试验研究,对比结构安装与未安装该装置的地震响应,评定该装置的隔减震效果。针对上述研究目的,本文的主要研究内容及成果如下:
(1)将新型的大跨结构多维隔减震装置加入-3mx3m的缩尺网架模型中,通过拟动力试验研究,表明加入隔减震装置后,结构的自振频率减小,杆件内力减小,柱底应变减小,节点加速度减小,网架顶部位移基本没有变化,体现了该装置对网架结构的隔减震效果;
(2)利用SAP2000有限元软件对试验模型进行模拟,通过与试验结果相比较,验证了该新型装置的隔减震性能,同时说明有限元模型的正确性,可以利用Kelvin模型来模拟该新型装置水平向的隔减震性能;
(3)将该新型隔减震装置加于-63m×63m网架结构中,通过有限元软件SAP2000的时程分析表明:结构的周期增大,柱底剪力、弯矩降低了62%~68%,节点加速度降低了31%~48%,柱顶位移也降低了62%~68%,可见不仅屋盖本身的反应大大降低,柱和基础也得到有效保护;
(4)支座的参数对结构的控制性能有较大的影响,如果允许βu,<0时,可得剑更高的控制性能,但此时必须严格控制节点位移和支座变形,对于不同的结构需根据结构动力特性对支座进行优化设计,该问题将会在随后的课题中进行研究。
本论文的特色工作在于将一种新型的大跨结构多维隔减震装置加入网格结构中进行了水平向的拟动力试验研究,掌握了该新型装置对结构水平向的隔减震性能。