層間隔震減震結構的理論分析和振動臺試驗研究.pdf

1、房屋基礎隔震是一種有效、經(jīng)濟和現(xiàn)實可行的結構抗震新技術和新體系。國內(nèi)外多次地震經(jīng)驗表明，采用隔震技術，在基礎與上部結構之間設置隔震層，可使房屋結構及其內(nèi)部設施免受地震災害。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。
　　 隔震技術在我國的《建筑抗震設計規(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)行的隔震技術規(guī)范中，隔震結構只限于體形規(guī)則的結構

2、，規(guī)定隔震層設在基礎頂面或地下室底部。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，在結構的中問層設置隔震裝置，形成新的層間隔震減震體系。
　　 層間隔震減震體系是根據(jù)結構本身的特點，一般在結構豎向剛度有突變的部位設置隔震層，隔震層的位置可根據(jù)需要設置在結構的一層頂、中間層、結構的轉(zhuǎn)換層等，隔震裝置可采用疊層橡膠隔震支座。由于隔震層設置在結構的中間層，將整體結構分為上部結構和下部結構，引起結構動力特性的變化，隔

3、震結構的工作機理出現(xiàn)了新的特征。層間隔震結構設計的目的，不僅要減小上部結構的地震反應，同時要求在不增加或減小下部結構地震反應的情況下，減小整體結構的地震反應。因而需要進行專門的研究。
　　 本文以6層框架結構為模型，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構的隔震層剛度、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構的主要因素進行了深入的研究。采用Boue-Wen模型模擬層間

4、隔震結構的隔震層恢復力，建立了層間隔震結構的簡化計算模型。導出了層間隔震減震結構的運動方程，編制了時程分析計算程序，對層間隔震減震結構進行了地震反應分析，與振動臺試驗結果對比，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置隔震層時，隔震層上、下結構體系協(xié)同作用等問題，包括上部結構和下部結構的剛度比、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、間隔震與基礎固接和基礎隔震結構進行對比，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構設計時，不僅僅控制結構的第一周期，第二周期也需要控制。對于隔震層上部結構，通過合理設計隔震層剛度和阻尼，延長結構的第一周期，并適當控制隔震層的位移，可達到對上部結構“隔震”的設計目的。
　　 對于隔震層下部結構，根據(jù)結構本身的特點，合理選擇隔震層位置，通過調(diào)整隔震層上部結構和下

6、部結構的剛度、質(zhì)量，增設結構阻尼等，避開結構的第二個主控周期，可達到在不增加或減小下部結構地震作用的同時，減小整體結構地震作用的“減震”目的。
　　 對基礎隔震結構、動力調(diào)諧減震結構和層間隔震減震結構的參數(shù)優(yōu)化進行了對比分析。在此基礎上，提出根據(jù)隔震層位置的不同，將層間隔震減震結構分成三類：調(diào)頻減震、部分隔震和完全隔震。根據(jù)層間隔震減震結構設計控制目標的不同，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