脈沖型地震下考慮支座位移需求的減震—隔震體系抗震性能研究.pdf

1、在過去的二十年里，隔震技術已經(jīng)被證明是一種非常有效的抗震技術，在民用建筑、橋梁以及工業(yè)建筑中得到了廣泛的應用。基礎隔震技術是通過在結構底部安裝具有較低抗側剛度的隔震支座，使結構基本自振頻率遠離地震動的高頻成分，從而減小上部結構地震作用的一種被動抗震技術。由此可見，對于能量集中分布在中、高頻段的遠場地震動，基礎隔震技術非常有效。但是，對于包含長周期、大幅值以及高能量輸入頻率成分的脈沖型地震動，基礎隔震技術的有效性則值得商榷。現(xiàn)有的研究已經(jīng)

2、表明，隔震支座在脈沖型地震作用下可能會發(fā)生屈曲、拉裂等破壞，影響上部結構的安全。為此，本文圍繞脈沖型地震作用下，隔震支座的位移需求和分別采用調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和粘滯阻尼器對隔震支座位移進行控制的減震-隔震混合控制體系的動力響應、能量耗散機理以及抗震性能展開了以下幾方面的研究工作:
　　(1)對既有關于近斷層區(qū)域劃分以及脈沖型地震動特征的研究工作進行了總結，在此基礎上建立了脈沖型地震動的選取準則，利用該選波準則從PEER中選取了本文后續(xù)

3、工作所需的脈沖型地震記錄，通過對脈沖型地震記錄的功率譜進行分析，研究了其頻譜特征;對現(xiàn)有普通地震動的合成方法以及速度脈沖的數(shù)學模型進行了總結，在此基礎上通過對目標響應譜進行擬合得到了脈沖型地震動的高頻分量，利用He-Agrawal模型合成速度脈沖分量，將兩者進行疊加得到包含高頻分量和低頻分量的合成脈沖型地震動，通過對合成地震動的功率譜進行分析，探討了該合成方法的可行性。
　　(2)對脈沖型地震作用下隔震支座非彈性位移需求的估算方法

4、進行了研究。建立了隔震結構彈性位移需求譜和等強度位移需求譜的相關方程，運用MATLAB進行編程和求解得到了隔震結構的彈性位移需求譜、等強度位移需求譜和等強度位移比譜;對彈性位移需求譜和等強度位移比譜的譜形特征進行了分析，利用曲線擬合方法得到了彈性位移需求譜和等強度位移比譜的計算公式，通過與真實地震記錄的彈性位移需求譜和等強度位移比譜進行對比，探討了本文所建立計算公式的合理性;最后，將彈性位移需求譜和等強度位移比譜的計算公式進行聯(lián)立，得到

5、了等強度位移需求譜的計算公式，利用該公式可以快速地估算出隔震支座在脈沖型地震作用下的非彈性位移需求。
　　(3)分別研究了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和粘滯阻尼器的安裝對隔震支座以及上部結構地震響應的影響。建立了LRB結構、TMD-LRB體系以及Dsup-LRB體系的非線性運動方程，運用MATLAB編程求解了結構在脈沖型地震作用下的動力響應，通過與LRB結構進行對比，分別研究了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和粘滯阻尼器的安裝對隔震支座位移響應和上部結構層間位移

6、響應和加速度響應的影響;進一步研究了速度脈沖周期、支座屈服力、屈服后與屈服前的剛度比、調(diào)諧質(zhì)量比、調(diào)諧頻率比以及由粘滯阻尼器產(chǎn)生的附加阻尼比對隔震支座和上部結構位移響應的影響;最后，建立了LRB結構、TMD-LRB體系以及Dsup-LRB體系的能量平衡方程，運用MATLAB編程求解了結構的能量響應，通過對地震動輸入能、結構阻尼耗能以及隔震支座滯回耗能的對比分析，從能量耗散的角度研究了調(diào)諧質(zhì)量阻尼器和粘滯阻尼器的安裝能夠削弱結構地震響應的

7、原因。
　　(4)研究了粘滯阻尼器的安裝對上部結構和隔震支座抗震性能的影響。對LRB結構和Dsup-LRB體系進行非線性增量動力分析，得到了上部結構和隔震支座的IDA曲線，對單條IDA曲線和多條IDA曲線的特征進行了分析，經(jīng)過統(tǒng)計得到上部結構和隔震支座的16％、50％和84％分位IDA曲線，從統(tǒng)計的角度對兩者的抗震性能進行了分析;進一步對LRB結構和Dsup-LRB體系進行了地震易損性分析，得到了上部結構和隔震支座在不同極限狀態(tài)下