層間隔震減震結(jié)構(gòu)的理論分析和振動臺試驗研究.pdf

1、房屋基礎(chǔ)隔震是一種有效、經(jīng)濟和現(xiàn)實可行的結(jié)構(gòu)抗震新技術(shù)和新體系。國內(nèi)外多次地震經(jīng)驗表明，采用隔震技術(shù)，在基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)之間設(shè)置隔震層，可使房屋結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部設(shè)施免受地震災(zāi)害。我國自1993年建成首棟采用疊層橡膠支座的隔震房屋以來，在全國各地已經(jīng)建成了數(shù)百棟隔震建筑。
　　 隔震技術(shù)在我國的《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》己作為正式內(nèi)容列入，國外也有類似規(guī)范，如美國、日本、歐共同體等。目前在各國現(xiàn)行的隔震技術(shù)規(guī)范中，隔震結(jié)構(gòu)只限于體形規(guī)則的結(jié)構(gòu)

2、，規(guī)定隔震層設(shè)在基礎(chǔ)頂面或地下室底部。但在實際工程中，由于建筑和使用上的需要，要求突破規(guī)范的這些限制，在結(jié)構(gòu)的中問層設(shè)置隔震裝置，形成新的層間隔震減震體系。
　　 層間隔震減震體系是根據(jù)結(jié)構(gòu)本身的特點，一般在結(jié)構(gòu)豎向剛度有突變的部位設(shè)置隔震層，隔震層的位置可根據(jù)需要設(shè)置在結(jié)構(gòu)的一層頂、中間層、結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換層等，隔震裝置可采用疊層橡膠隔震支座。由于隔震層設(shè)置在結(jié)構(gòu)的中間層，將整體結(jié)構(gòu)分為上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)，引起結(jié)構(gòu)動力特性的變化，隔

3、震結(jié)構(gòu)的工作機理出現(xiàn)了新的特征。層間隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的，不僅要減小上部結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)，同時要求在不增加或減小下部結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的情況下，減小整體結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。因而需要進行專門的研究。
　　 本文以6層框架結(jié)構(gòu)為模型，系統(tǒng)地完成了層問隔震減震體系的振動臺試驗研究。通過試驗對層間隔震減震結(jié)構(gòu)的隔震層剛度、變形、阻尼及滯回曲線等物理特性指標進行了探討，并對影響層間隔震減震結(jié)構(gòu)的主要因素進行了深入的研究。采用Boue-Wen模型模擬層間

4、隔震結(jié)構(gòu)的隔震層恢復(fù)力，建立了層間隔震結(jié)構(gòu)的簡化計算模型。導(dǎo)出了層間隔震減震結(jié)構(gòu)的運動方程，編制了時程分析計算程序，對層間隔震減震結(jié)構(gòu)進行了地震反應(yīng)分析，與振動臺試驗結(jié)果對比，具有較好的精度，驗證了計算模型和分析程序的可靠性，可用于后續(xù)的研究分析工作。
　　 對主要影響參數(shù)進行分析，探討在建筑物層間設(shè)置隔震層時，隔震層上、下結(jié)構(gòu)體系協(xié)同作用等問題，包括上部結(jié)構(gòu)和下部結(jié)構(gòu)的剛度比、頻率比、質(zhì)量比、隔震層參數(shù)等對隔震效果的影響，將層

5、間隔震與基礎(chǔ)固接和基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)進行對比，對隔震層位于建筑物底部和建筑物中間任意層的不同情況分別進行了分析研究。
　　 提出了在進行層間膈震減震結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不僅僅控制結(jié)構(gòu)的第一周期，第二周期也需要控制。對于隔震層上部結(jié)構(gòu)，通過合理設(shè)計隔震層剛度和阻尼，延長結(jié)構(gòu)的第一周期，并適當控制隔震層的位移，可達到對上部結(jié)構(gòu)“隔震”的設(shè)計目的。
　　 對于隔震層下部結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)本身的特點，合理選擇隔震層位置，通過調(diào)整隔震層上部結(jié)構(gòu)和下

6、部結(jié)構(gòu)的剛度、質(zhì)量，增設(shè)結(jié)構(gòu)阻尼等，避開結(jié)構(gòu)的第二個主控周期，可達到在不增加或減小下部結(jié)構(gòu)地震作用的同時，減小整體結(jié)構(gòu)地震作用的“減震”目的。
　　 對基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)、動力調(diào)諧減震結(jié)構(gòu)和層間隔震減震結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化進行了對比分析。在此基礎(chǔ)上，提出根據(jù)隔震層位置的不同，將層間隔震減震結(jié)構(gòu)分成三類：調(diào)頻減震、部分隔震和完全隔震。根據(jù)層間隔震減震結(jié)構(gòu)設(shè)計控制目標的不同，對影響層間隔震系統(tǒng)的主要參數(shù)進行了優(yōu)化。提出了最優(yōu)的參數(shù)組合，最優(yōu)頻率