粉質填土屋頂花園減震功能拓展及其簡化分析方法研究.pdf

1、地震災害頻發(fā)，建筑的抗震減災備受關注。震害及前期研究揭示出，粉土液化具有潛在的耗能減震特性。若能利用粉土液化發(fā)掘屋頂花園的消能減震功能，可使其在滿足環(huán)境綠化的同時又達到了減輕地震災害的目標。于此，本文秉承“屋頂綠化為前提、屋面集水為側面、耗能減震為核心”的研發(fā)原則，旨在利用粉土液化和液化后流動粉土的動力特征發(fā)掘屋頂花園的消能減震功能。本課題擬在前期研究工作的基礎上，通過理論分析、數(shù)值模擬和試驗研究等方法，研究粉質填土屋頂花園系統(tǒng)的減震機

2、理和性能，提出粉質填土屋頂花園的簡化分析模型，給出實用合理的減震設計方法。預期研究成果對于提高城市的綜合防災能力和村鎮(zhèn)房屋抗震能力具有顯著的經(jīng)濟和社會效益。
　　本文首先在已有研究的基礎上，考慮主體結構與減震子結構的調諧，對粉土填充屋頂花園系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計；其次，通過自由振動試驗和振動臺試驗，分析了裝置的耗能機理及減震效果；然后，將液化粉土簡化為均質粘性流體，利用有限元軟件ANSYS研究了流體的粘性對其晃動特性及其對結構振動特性

3、的影響；最后，結合試驗結果，將設有粉土填充屋頂花園減震系統(tǒng)的單層結構簡化為單自由度模型，給出等效附加阻尼的擬合公式，利用MATLAB自編程序驗證了簡化分析模型的可靠性。
　?、僭谒降卣鹱饔孟?，飽和粉土較容易產(chǎn)生振動液化，說明粉土減震系統(tǒng)的減震性能較易激發(fā)，在工程應用中具有一定的可行性。
　?、谧杂烧駝釉囼灲Y果顯示：粉土減震裝置可以給結構提供較大的阻尼，減震效果明顯，且粉土減震系統(tǒng)給結構提供的等效阻尼比與飽和粉土對有控結構的

4、質量比呈正相關，而與水平加載位移幅值和結構的剛度無明顯的關系。
　　③由中型振動臺試驗可知：不同地震波作用下，粉土減震裝置均有較好的減震效果。正弦波作用下，當外激勵頻率與主體結構自振頻率相同且與液化粉土的晃動頻率接近時，減震效果較好。
　?、芡ㄟ^有限元模擬發(fā)現(xiàn)，流體粘性主要影響流體晃動幅度而對其晃動頻率影響不大；近似計算液化粉土的晃動頻率時，可參考Housner模型進行計算；增大減震系統(tǒng)中流體的動力粘度，裝置的減震效果會相應