【摘 要】
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极罕遇地震动的提出对隔震结构抗震性能提出了更高的要求,隔震结构在设计基准期内有可能遭遇极罕遇地震作用导致隔震层位移等响应过大,有必要研究其抗震性能。已有研究将惯容系统应用于基础隔震结构以减少结构响应,少有针对层间隔震体系展开。基于此,将SPIS-II惯容系统应用于层间隔震结构,提出惯容系统参数设计方法,控制结构在极罕遇地震作用下的响应,并考虑不同土性地基下土-结构相互作用(SSI效应)对其的影响。
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极罕遇地震动的提出对隔震结构抗震性能提出了更高的要求,隔震结构在设计基准期内有可能遭遇极罕遇地震作用导致隔震层位移等响应过大,有必要研究其抗震性能。已有研究将惯容系统应用于基础隔震结构以减少结构响应,少有针对层间隔震体系展开。基于此,将SPIS-II惯容系统应用于层间隔震结构,提出惯容系统参数设计方法,控制结构在极罕遇地震作用下的响应,并考虑不同土性地基下土-结构相互作用(SSI效应)对其的影响。主要研究工作内容与结论如下:(1)提出惯容系统参数设计方法,并验证其有效性。通过简化双质点模型建立运动控制方程,求解最大位移响应和惯容系统出力,分析惯容系统参数对结构响应的影响,提出以控制隔震层位移减震比为约束目标,以惯容系统出力为优化目标的惯容系统参数设计方法,并以8层层间隔震框架结构为例,验证了该参数设计方法的有效性。(2)采用Bouc-Wen模型考虑结构的非线性,研究惯容层间隔震结构在极罕遇地震作用下的抗震性能,并对比了相同阻尼系数下惯容系统和黏滞阻尼器的耗能能力和隔震层位移控制能力。结果表明:1)惯容层间隔震结构的隔震层位移小于原层间隔震结构,设置惯容系统有效控制了隔震层位移;2)惯容层间隔震结构的层间位移角满足规范要求,上部结构减震效果显著;3)相同阻尼系数条件下惯容系统比黏滞阻尼器的耗能能力更强,且对隔震层的位移控制能力更好。(3)选择中硬土、中软土和软弱土这3种土性地基,分析惯容层间隔震结构在极罕遇地震下考虑SSI效应的地震响应,并与刚性地基条件下进行对比。结果表明:1)随着地基土性变软,惯容层间隔震结构刚度弱化、周期延长;2)惯容层间隔震结构的隔震层位移、层间位移角略有增大,但增大幅度小于原层间隔震结构,SSI效应一定程度上削弱了惯容层间隔震结构的抗震性能;3)考虑SSI效应对楼层剪力和惯容系统出力基本无影响;4)设置惯容系统后SSI效应使上部结构加速度略有减小,而下部结构加速度有一定程度增大。
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