發(fā)布時間：2020-10-29 07:48

　　 在歷次地震發(fā)生時,非結(jié)構構件損壞造成的經(jīng)濟損失和次生災害不容忽視,特別是高精密儀器,醫(yī)療器械,煤氣管線等。目前研究人員對非隔震結(jié)構和層間隔震結(jié)構等主體結(jié)構的地震動響應研究較多,而對耦合非結(jié)構構件的層間隔震結(jié)構地震動響應研究較少。本文對近斷層地震動作用下層間隔震結(jié)構與非結(jié)構構件的地震動響應做了研究。本文通過對層間振動臺縮尺模型試驗進行有限元模擬,驗證有限元建模分析精度,據(jù)此建立5種原型結(jié)構模型。進行100條近斷層地震波作用下,5種結(jié)構模型,共計500種工況的有限元模擬分析,得出非隔震結(jié)構和隔震結(jié)構的樓層反應譜。在非隔震結(jié)構和隔震結(jié)構上放置耦合于樓板的非結(jié)構構件,進行3條近斷層地震波下,5種主體結(jié)構模型,5種不同質(zhì)量、4種不同剛度的非結(jié)構構件,共計135種工況的有限元模擬,得到主結(jié)構和非結(jié)構構件的地震動響應。主要結(jié)論如下:(1)結(jié)構設置隔震層,屋面加速度反應譜峰值明顯降低,隔震層位置越低,譜峰值減小效果越好,最大譜峰值出現(xiàn)的周期接近于結(jié)構的基本自振周期。結(jié)構設置隔震層增大屋面位移反應譜峰值,譜峰值隨隔震層位置的上移而減小,第一次位移譜峰值出現(xiàn)的周期更接近于結(jié)構模型的基本自振周期。在近斷層地震波斷層距小、有脈沖、脈沖周期與結(jié)構基本自振周期接近時屋面反應譜值有明顯增大。(2)用時程分析法和樓層反應譜法計算隔震結(jié)構中非結(jié)構構件地震動響應,樓層反應譜法計算非結(jié)構構件的加速度放大系數(shù)大于時程分析法計算所得加速度放大系數(shù),隔震層下部兩種計算方法所得加速度放大系數(shù)相差較大,隔震層上部加速度放大系數(shù)相差較小。樓層反應譜法計算所得位移放大系數(shù)大于時程分析法計算所得位移放大系數(shù),隔震層上部結(jié)構的位移放大系數(shù)相差較大,隔震層下部結(jié)構的位移放大系數(shù)相差較小。(3)對耦合非結(jié)構構件的層間隔震結(jié)構進行有限元模擬并與未耦合非結(jié)構構件的層間隔震結(jié)構進行對比分析,分析發(fā)現(xiàn)主次耦合的隔震結(jié)構層間位移增大,樓板加速度減小。非結(jié)構構件質(zhì)量越大、剛度越小,主體結(jié)構和非結(jié)構構件相互作用效應越強,主體結(jié)構的層間位移角越大,樓板加速度越小。非結(jié)構構件質(zhì)量和剛度的變化對隔震結(jié)構的隔震層下部層間位移和樓板加速度影響較大,對隔震層上部層間位移角和樓板加速度影響較小。(4)對耦合于主體結(jié)構的非結(jié)構構件相對位移進行對比分析,主體結(jié)構不變,非結(jié)構構件的質(zhì)量越大,剛度越小,非結(jié)構構件的相對位移越大。非結(jié)構構件的相對位移在隔震層上部改變較小,在隔震層下部改變較大。對非結(jié)構構件的加速度放大系數(shù)進行對比分析,主體結(jié)構不變,非結(jié)構構件的質(zhì)量越大,剛度越小,非結(jié)構構件加速度放大系數(shù)越大。非結(jié)構構件加速度放大系數(shù)在隔震層以上改變較小,在隔震層以下改變較大。
【學位單位】：北京建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：TU352.12
【部分圖文】：

第1章緒論2動，根據(jù)地震災害統(tǒng)計，建筑物距離地震斷層較近時與較遠時比較建筑物主體結(jié)構的破壞程度和附屬結(jié)構的破壞程度明顯增加[7]。近斷層地震動的區(qū)域并沒有嚴格的定義，但是大多數(shù)的研究人員界定斷層距在20km以內(nèi)并強烈的依賴于斷層破裂機制的地震動為近斷層地震動，包括破裂效應的地震動和地面發(fā)生永久位移的地震動[8-11]。近斷層地震動與普通地震動最明顯的特征是富含長周期，大峰值的速度和位移脈沖，由于近斷層地震動的特殊性，需要引入除震中距，震源距等常規(guī)描述外，還需引入描述觀測點到斷層面距離的定義[12,13]，如圖1-1所示。jbR:斷層距（在地面上觀測點到斷層在地表的投影的最短距離）。upR:觀測點到斷層破裂面的最短距離。soisR:觀測點到發(fā)震斷層面的最短距離。hy,poR震源距(觀測點到斷層面的初始破裂點的距離)。圖1-1斷層距離定義示意圖Fig.1-1Definitionofdifferentfaultdistances1.2.2近斷層地震動基本特征（1）滑沖效應滑沖效應近斷層地震動主要表現(xiàn)形式，當?shù)卣饠鄬由舷聝杀P產(chǎn)生相對運動，斷層兩邊的地面出現(xiàn)了不可恢復的位移。在時程曲線中有特殊表現(xiàn)，含有滑沖效應的地震動位移時程有臺階狀的改變，速度時程出現(xiàn)半個單方向脈沖，這也是含有滑沖效應地震動的顯著特點[14]。具體位移時程和速度時程的表現(xiàn)形式如圖1-2所示。陳之毅，熊求正等[15]挑選不同種類的近場地震動和選場地震動，對四層的地鐵站進

第1章緒論4向性效應地震波對短周期結(jié)構影響比滑沖效應地震波對短周期結(jié)構影響大，滑沖效應對長周期結(jié)構的影響比向前方向性效應對長周期結(jié)構的影響大。李爽[26]、李新樂[27]等，研究發(fā)現(xiàn)向前方向性效應脈沖地震波表現(xiàn)出明顯的特性，就地震動本身表現(xiàn)的位移、速度和加速度而言，位移的變化最大，加速度的變化最小，因此可以將PGV與PGA的大比值作為區(qū)分方向性效應脈沖地震波的特點之一。圖1-3方向性效應地震波示意圖Fig1-3.Schematicdiagramofdirectionaleffectseismicwaves(3)上下盤效應上下盤效應也是近斷層地震動另一重要特征，近斷層地震動的上下盤效應指的是：地震能量釋放導致地面永久上下錯動，產(chǎn)生一個地層斷面，斷面與地面的夾角若大于90°則為下盤，若小于90°則為上盤[28]。上下盤的位置關系如圖1-4所示，R1和R2為上盤和下盤的斷層距，上盤的斷層距明顯要大于下盤的斷層距。斷層距是影響地震動強度的很大一個因素，因此位于上盤的地震動強度要比位于下盤的地震動強度大得多，這就是近斷層地震動的上下盤效應[29-30]。這也就說明就同一地震而言，上盤衰減速度比下盤衰減速度慢[19]。王棟[28]等對我國臺灣集集地震和美國北嶺地震采集到的上下盤效應近斷層地震動的頻譜特性和位移、速度、加速度時程進行分析。研究表明：具有上盤效應的近斷層地震動，其位移峰值，加速度峰值，速度峰值要大于周邊的近斷層地震動峰值。具有上盤效應的近斷層地震動反應譜值，在較多的周期內(nèi)要大于相同斷層距下近斷層地震動的反應譜。汪大洋[33]等研究上下盤效應的近斷層地震動對短周期結(jié)構與長周期結(jié)構的影響，研究發(fā)現(xiàn)，上盤效應地震動對短周期結(jié)構動力響應影響較大，下盤效應對長周期結(jié)構動力響應影響較大。Abrahamson[34]等對美國北嶺地震選取近斷層地震

第1章緒論5值明顯放大。圖1-4上下盤效應示意圖Fig1-4Schematicdiagramoftheupperandlowerdiskeffects1.3層間隔震結(jié)構研究現(xiàn)狀1.3.1層間隔震結(jié)構應用傳統(tǒng)的隔震方式為基礎隔震，是在主體結(jié)構和基礎之間設置隔震層，適用于結(jié)構規(guī)則，有功能性需求的新建建筑。而對于一些平面不規(guī)則的建筑，需要加固的既有建筑，大底盤多塔樓結(jié)構，地基下地質(zhì)復雜的結(jié)構，受到海水侵蝕結(jié)構等特殊形式的結(jié)構，這些結(jié)構使用基礎隔震具有很大的局限性。層間隔震具有方便施工，便于管線維修更換，不需要預留基礎位移空間等優(yōu)勢，層間隔震適用性更廣[36]。隨著層間隔震技術的逐漸推廣，在國外和國內(nèi)已經(jīng)有很多建筑采用層間隔震技術，在日本層間隔震技術應用較多，有60余棟樓采用了層間隔震。東京的Sumitomo大廈在11層與12層設置隔震層[38]。藏野市防災安全中心在既有兩層的鋼筋混凝土結(jié)構之上設置隔震層，隔震層上部增加五層鋼筋混凝土框架結(jié)構，經(jīng)過核算該層間隔震結(jié)構在大震時能滿足使用要求[39]。HuMing、SiHongjun等對日本東京地區(qū)的一座九層結(jié)構進行加固，該結(jié)構形式特殊4層以下為型鋼混凝土，4層以上為鋼筋混凝土結(jié)構，加固方案為在四層柱頂設置隔震層進行隔震加固[40-41]。國內(nèi)也有層間隔震應用實例，宿遷市銀座商場，該建筑由地上4層的大底盤結(jié)構和底盤之上的16層塔樓結(jié)構組合而成，隔震層設置在大底盤和塔樓之間。我國臺灣大學的土木系大樓共九層，采用一層隔震結(jié)構體系，在一層柱頂設置隔震層。1.3.2層間隔震結(jié)構研究現(xiàn)狀層間隔震結(jié)構在世界和我國的實際項目中沒有大規(guī)模的應用，研究人員現(xiàn)在對層間隔震結(jié)構的研究主要以理論研究、有限元模擬、振動臺試驗為主。研究人員就層間隔震結(jié)構做了理論分析和有限元軟件模擬，得到一些具有指導意義
【參考文獻】

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1 李愛群;軒鵬;徐義明;徐艷紅;;建筑結(jié)構層間隔震技術的現(xiàn)狀及發(fā)展展望[J];工業(yè)建筑;2015年11期

2 徐超;陳波;李小軍;陳學良;呂紅山;耿飛;溫增平;;蘆山M_S7.0地震建筑結(jié)構震害特征[J];地震學報;2013年05期

3 韓文慶;王亞超;蓋超;李風雷;劉昊;;基于結(jié)構-設備動力相互作用的戶內(nèi)式變電站抗震設計優(yōu)化[J];四川建筑科學研究;2013年02期

4 火明譞;趙亞敏;陸鳴;;近斷層地震作用隔震結(jié)構研究現(xiàn)狀綜述[J];世界地震工程;2012年03期

5 李旭;Carlos Estuardo Ventura;何敏娟;;近斷層地震動對高層建筑結(jié)構抗震性能的影響[J];同濟大學學報(自然科學版);2012年01期

6 楊迪雄;趙巖;;近斷層地震動破裂向前方向性與滑沖效應對隔震建筑結(jié)構抗震性能的影響[J];地震學報;2010年05期

7 江義;楊迪雄;李剛;;近斷層地震動向前方向性效應和滑沖效應對高層鋼結(jié)構地震反應的影響[J];建筑結(jié)構學報;2010年09期

8 國巍;李宏男;柳國環(huán);;非線性建筑物上的附屬結(jié)構響應分析[J];計算力學學報;2010年03期

9 陳立春;王虎;冉勇康;孫鑫喆;蘇桂武;王繼;譚錫斌;李智敏;張曉清;;玉樹M_S7.1級地震地表破裂與歷史大地震[J];科學通報;2010年13期

10 李爽;謝禮立;;近場問題的研究現(xiàn)狀與發(fā)展方向[J];地震學報;2007年01期

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1 劉德穩(wěn);層間隔震結(jié)構動力耦合效應及性能化設計方法研究[D];廣州大學;2016年

2 王棟;近斷層地震動的上/下盤效應研究[D];中國地震局工程力學研究所;2010年

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2 胡盧成;隔震結(jié)構地震響應分析的復模態(tài)反應譜法研究[D];廣州大學;2019年

3 馬小丹;頻率比對設備—結(jié)構—土相互作用體系地震反應的影響[D];天津大學;2018年

4 侯奔;近斷層地震動作用下隔震結(jié)構動力響應特征研究[D];成都理工大學;2018年

5 劉海朝;考慮設備不同作用位置的設備—結(jié)構相互作用影響研究[D];天津大學;2018年

6 郝夢平;AP1000核電站屏蔽廠房基礎隔震與層間隔震比較研究[D];哈爾濱工程大學;2017年

7 董娉怡;哈爾濱高校校園防震避難空間系統(tǒng)規(guī)劃設計研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

8 張現(xiàn)賓;結(jié)構—設備耦合體系地震響應振動臺試驗研究[D];西安建筑科技大學;2014年

9 段燕玲;隔震結(jié)構近斷層地震響應振動臺實驗研究[D];北京建筑大學;2013年

本文編號：2860600