复合隔震结构对框架结构抗震性能的影响

the Influence of Composite Isolation System on Seismic Performance of Frame Structure

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关键词:

复合隔震结构;非线性时程分析;层间剪力;加速度

Key words:

Composite isolation system; Nonlinear time history analysis; Interlayer shear; Acceleration

刊期:

2018年第6期

DOI:

文章编号:

1000-4637(2018)06-60-04

基金项目:

作者:

李晋博1,邓敦毅2,李 鹏2,陈道政1

单位:

1.合肥工业大学土木与水利工程学院,230009;2.中铁北京工程局城市轨道有限公司,230000

摘要

摘  要:在地震高烈度区,相比于传统抗震结构,隔震结构拥有更优异的抗震性能。为了探究传统隔震体系、单一隔震体系以及复合隔震体系对于结构动力特性的影响,采用不同的连接单元模拟传统支座,橡胶隔震支座以及摩擦滑移隔震支座,建立了基于SAP2000的三个等效模型,并对其进行了模态分析、反应谱分析和非线性时程分析。结果表明,隔震支座的使用以及多种隔震支座的合理布置对于结构的自振周期有明显的提高,对于结构受到的层间剪力有着明显的削弱,结构受到地震波的加速度反应也有很大程度的降低。

Abstract: Compared to traditional anti-seismic structure, the isolation structure has more excellent seismic performance. In order to study the structural dynamic influence of traditional isolation system, single isolation system and the composite isolation system, different connection unit of simulate traditional bearings, lead-rubber bearings and friction sliding bearings are used to establish three equivalent models based on SAP2000 and conducts modal analysis, response spectrum analysis and nonlinear time history analysis. The result shows that the use of isolation bearings and a variety of isolation bearings of reasonable arrangement will obviously increase the period of structure, weaken the structure interlayer shear of structure and greatly reduce the seismic acceleration response of structure.

结论

(1)采用基础隔震结构可以在地震作用下明显延长结构的自振周期,从而避开场地的卓越周期,使上部结构免于共振而导致破坏。其中,纯铅芯橡胶隔震支座的加入会使结构自振周期提升2.3倍左右,而复合隔震结构的设置会使自振周期提升3倍左右。由此可见,采用复合隔震结构比纯铅芯橡胶隔震结构对于自振周期的提升的影响更大,隔震性能更好。
(2)反应谱分析下,布置了隔震支座的结构的层间位移角明显减小,抵抗地震作用的效果更明显。在地震作用下,结构的变形主要发生在隔震层,上部结构基本做整体平动。传统抗震结构中,最大层间位移角发生在第二层,存在一定程度的突变。而隔震结构最大层间位移角发生在一层,随高度增加逐渐减小,且每层的层间位移角都小于传统抗震结构。试验数据表明,采用复合隔震结构后每层层间位移角与采用纯铅芯橡胶结构的相应层层间位移角相差不大,隔震性价比更高。
(3)非线性时程分析下,布置了隔震支座的结构的层间位移、层间剪力以及加速度都大幅减小,抵抗地震作用的效果显著。其中,复合隔震结构中因为摩擦滑移支座数量的增多,层间剪力以及加速度比纯铅芯橡胶降低的更多。摩擦滑移支座具备造价低、便于施工、有很大竖向承载能力的优点,且不降低隔震性能,可以考虑尽量放置在结构的中部,但仍然需要考虑其无法复位的缺陷。因此,合理的选择摩擦滑移支座的布置个数以及摩擦系数会使复合隔震结构的隔震效果比纯铅芯橡胶结构更好且更经济实用。

参考文献

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引用本文

李晋博,邓敦毅,李鹏,等.复合隔震结构对框架结构抗震性能的影响[J].混凝土与水泥制品,2018(6):60-63.

LI J B,DENG D Y,LI P,et al.The Influence of Composite Isolation System on Seismic Performance of Frame Structure[J].China Concrete and Cement Products,2018(6):60-63.


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