【摘要】：近年來我國發(fā)生多次重大地震,對人民的生命和財產(chǎn)安全造成了極大的損失。隨著我國隔震技術(shù)的研究與發(fā)展日趨成熟,越來越多的建筑結(jié)構(gòu)使用了隔震技術(shù)以提高結(jié)構(gòu)的安全性。這時,強震觀測系統(tǒng)與隔震結(jié)構(gòu)實際地震反應(yīng)便成為評價隔震技術(shù)在實際工程運用中有效性的重要參考和依據(jù)。但是目前我國對隔震結(jié)構(gòu)的實際地震響應(yīng)監(jiān)測的研究成果還較少,強震觀測記錄也比較少。鑒于此,本課題組在汶川震后援建的三棟隔震建筑汶川第一小學(xué),汶川第二小學(xué)和映秀鎮(zhèn)安置房中布置了強震觀測系統(tǒng)。其中,汶川二小和映秀安置房為隔震結(jié)構(gòu),汶川二小為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),隔震層布置有鉛芯橡膠支座和彈性滑板支座,映秀安置房為砌體結(jié)構(gòu),布置有新型簡易隔震支座。本文將對觀測系統(tǒng)在近年來采集到的強震下隔震結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)進(jìn)行研究。本文選取了8條在汶川一小和二小觀測到的地震數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。對比研究結(jié)構(gòu)加速度響應(yīng)可知,汶川二小(隔震)支座上部和下部加速度峰值放大率隨著地震動強度增大而減小,并且放大率小于1。隔震結(jié)構(gòu)上部結(jié)構(gòu)的加速度峰值放大倍數(shù)與地震動強度相關(guān)性不大。汶川一小(抗震)的結(jié)構(gòu)加速度峰值放大倍數(shù)與地震動強度相關(guān)性較小,并且整體放大率遠(yuǎn)大于汶川二小。數(shù)值仿真結(jié)果表明,隔震結(jié)構(gòu)在地震作用下展現(xiàn)了很好的隔震效果。本文還對汶川二小的強震觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行了模態(tài)參數(shù)識別。模態(tài)識別結(jié)果表明,汶川二小(隔震)的模態(tài)頻率隨著地震動強度的增大而逐漸減小,說明隔震結(jié)構(gòu)隨著地震動強度增大,結(jié)構(gòu)周期逐漸增大,與預(yù)期隔震效果一致。然后,根據(jù)模態(tài)參數(shù)識別結(jié)果對汶川二小進(jìn)行精細(xì)化有限元數(shù)值模擬,將有限元模型上部結(jié)構(gòu)加入非結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行修正,利用加速度實測時程數(shù)據(jù)對有限元模型隔震層參數(shù)進(jìn)行擬合,得到在不同地震作用下的結(jié)構(gòu)有限元模型。通過數(shù)值模擬結(jié)果可知隔震層在不同的地震動作用下表現(xiàn)出的初始剛度并不相同,隨著地震動強度的增大,隔震層初始剛度逐漸減小直至突破屈服點進(jìn)入非線性。基于實測數(shù)據(jù),將精細(xì)化模擬后得到的固結(jié),未隔震和隔震的三個工況進(jìn)行對比,結(jié)果表明,隔震結(jié)構(gòu)的層間位移角,層剪力,加速度時程均遠(yuǎn)小于未隔震和固結(jié)結(jié)構(gòu),證明了隔震結(jié)構(gòu)在地震作用下的有效性和優(yōu)越性。本文還選取了5條在映秀安置房的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。由于觀測到的地震動強度較小,隔震層、上部結(jié)構(gòu)和整體結(jié)構(gòu)的加速度峰值放大倍數(shù)與地震動強度相關(guān)性較低。利用模態(tài)參數(shù)識別方法得到結(jié)構(gòu)的第一階和第二階模態(tài)頻率為5.6hz和4.33hz,隨著地震強度增大,結(jié)構(gòu)模態(tài)頻率有小幅減小。利用5條觀測數(shù)據(jù)建立該村鎮(zhèn)隔震結(jié)構(gòu)的有限元模型,基于觀測數(shù)據(jù)對隔震層剛度等參數(shù)進(jìn)行了修正。數(shù)值仿真結(jié)果表明,在不同地震作用下,隔震層表現(xiàn)出的初始剛度不相同,且地震幅值較小的情況下,新型簡易隔震支座表現(xiàn)出的初始剛度非常大,使結(jié)構(gòu)接近固結(jié)狀態(tài)。對映秀安置房進(jìn)行動力性能分析,證明了在多遇地震情況下,隔震結(jié)構(gòu)各項性能將優(yōu)于非隔震結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU352.12
【圖文】：

疊層鋼板橡膠支座容易制造，沒有活動的部件，因此更為可靠，且徐變老化等性能都比較穩(wěn)定。疊層鋼板橡膠支座有時和阻尼裝置配套使用，其中阻尼裝置用于消耗地震能量，進(jìn)一步降低結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)。為便于施工，基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)通常需要設(shè)置如圖 1-1 所示隔震層。圖 1-1 基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)構(gòu)造示意圖Fig.1-1 base isolation structure從反應(yīng)譜的角度闡述基礎(chǔ)隔震的原理，圖 1-2 為某單自由度體系彈性階段加速度和位移反應(yīng)譜。對于偏剛性的低層結(jié)構(gòu)而言，其周期一般較小，則加速度反應(yīng)大，位移反應(yīng)小，對應(yīng)圖中 A 點。提高結(jié)構(gòu)自振周期同時保持阻尼不變，則加速度減小，位移增加，對應(yīng)圖中 B 點。接著再增加阻尼，則加速度和位移反應(yīng)均減小，對應(yīng)圖中 C 點。由此可見，隔震層剛度系數(shù)和阻尼系數(shù)是影響隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的兩個主要參數(shù)。（a）加速度反應(yīng)譜 (b)位移反應(yīng)譜圖 1 2 單自由度彈性體系地震反應(yīng)譜為了使隔震結(jié)構(gòu)的減震效果明顯，使用的隔震裝置大致需要滿足以下 5 項基?

對于偏剛性的低層結(jié)構(gòu)而言，其周期一般較小，則加速度反應(yīng) A 點。提高結(jié)構(gòu)自振周期同時保持阻尼不變，則加速度減小，。接著再增加阻尼，則加速度和位移反應(yīng)均減小，對應(yīng)圖中 C度系數(shù)和阻尼系數(shù)是影響隔震結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的兩個主要參數(shù)。

圖 1-3 強震觀測系統(tǒng)示意圖Fig.1-3 Diagram of a large-scale structural health monitoring system1.3.2 結(jié)構(gòu)模態(tài)識別在獲得強震觀測數(shù)據(jù)之后，對數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)模態(tài)識別是對結(jié)構(gòu)狀況系統(tǒng)識別的一個方向，其主要方法就是通過建立結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中輸入信號和輸出信號的數(shù)學(xué)模型，從而確定

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2782228