【摘 要】
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为了缓解土地资源稀缺的状况,高层建筑一直是我国主要的建筑结构形式。然而,随着建筑总高度的增加,结构自身所承受的地震作用力也逐渐增大,必须采取适当的减震控制措施来抵抗地震激励。高层建筑自振周期较长,基底隔震效果较差。采用楼板隔震消能技术可以有效降低结构的地震响应,但是需要付出减震层稳定性变差的代价,因此合理设计减震层的弹簧刚度和粘滞阻尼器系数、控制减震层的楼板与主体结构之间的相对位移显得尤为重要。本
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为了缓解土地资源稀缺的状况,高层建筑一直是我国主要的建筑结构形式。然而,随着建筑总高度的增加,结构自身所承受的地震作用力也逐渐增大,必须采取适当的减震控制措施来抵抗地震激励。高层建筑自振周期较长,基底隔震效果较差。采用楼板隔震消能技术可以有效降低结构的地震响应,但是需要付出减震层稳定性变差的代价,因此合理设计减震层的弹簧刚度和粘滞阻尼器系数、控制减震层的楼板与主体结构之间的相对位移显得尤为重要。本文经过严谨的理论推导,求解得出楼板隔震消能结构体系的最优设计参数。为了验证其有效性并分析不同参数对结构响应的影响规律,分别采用振动台仿真试验和有限元数值模拟的方法,比较楼板隔震消能结构与传统抗震结构在地震激励下的时程响应和减震率。综上所述,本文从理论推导、试验验证、有限元分析三个层面对楼板隔震消能结构体系展开了深入研究,具体研究内容包括:(1)对楼板隔震消能结构体系的最优设计参数表达式进行了理论推导。以定点理论为基础,提出了基于主系统位移响应和加速度响应两种参数优化设计方法。首先从较为简单的单层楼板隔震消能结构入手,求解得出最优设计参数表达式,并讨论了质量比对减震效果的影响规律。然后引申至实际工程中复杂的多层楼板隔震消能结构,指明了减震层的最佳设置位置。最终归纳总结出楼板隔震消能结构的设计步骤。(2)对楼板隔震消能结构体系的缩尺模型结构进行了振动台试验。以一个长6m、宽4m、每层层高3m的框架结构为原型,按照1:10设计制作了一个双层可拆卸、可组装的单榀单跨钢框架振动台试验模型。选取了2条天然地震动和2条人工地震动分别对最优设计参数的单层和双层钢框架模型进行地震模拟,按照设计加载工况输入地震波,通过各类传感器采集时程响应数据,对其进行批量处理并对试验结果进行验证分析。(3)对楼板隔震消能结构体系的足尺原型结构进行了有限元分析。将上述原型结构设定为4层且尺寸参数不变,通过大型国际通用有限元软件ABAQUS模拟了4条地震动下不同质量比、弹簧刚度、粘滞阻尼器系数的楼板隔震消能结构,并分析了上述参数的改变对结构响应的影响规律。
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