中美隔震建筑设计方法和支座性能取值对比研究

作     者：朱宇涛 

作者单位：广州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄襄云

授予年度：2019年

学科分类：081405[工学-防灾减灾工程及防护工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：ASCE7-16 支座性能 隔震设计方法 地震波 迭代方法 

摘      要：随着隔震技术的广泛应用,隔震设计也日趋规范化。我国在《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)(以下简称抗规)中第12章提供了隔震设计方法,目前,针对隔震编写的《建筑隔震设计标准》(征求意见稿)(以下简称新隔标)已经进入报批阶段。本论文针对抗规、新隔标、美国规范ASCE 7-16和ASCE 7-10中的隔震结构设计相关内容以及隔震支座性能取值的不同,对中美两国规范中关于隔震设计方法部分内容和支座性能取值进行了对比研究,探讨两国规范隔震设计方法以及支座性能取值的差异,可为建筑隔震规范的修订及相关人员了解熟悉美国抗震规范提供参考。本文按50年超越概率为2%的地表峰值加速度基本相当的原则,通过转换地震动参数,确定了美国规范地震作用的对应参数,通过同一组支座性能试验数据对比中美两国试验检测方法和参数取值,并选择两栋相同的框架结构分别按照两国规范进行了隔震设计。采用底部剪力法、振型分解反应谱法、时程分析法计算了结构的地震响应,并对计算结果进行对比分析,具体内容从以下几个方面展开:(1)分析中美两国隔震设计要求以及加速度设计反应谱,并对中美地震动参数进行换算,对比中美两国规范中的隔震设计方法的异同。(2)介绍美国规范ASCE 7-16对支座性能因素的定义及分类,并通过同一组铅芯橡胶隔震支座滞回曲线等力学性能试验数据,分别根据中美两国标准计算出试验支座的屈服后刚度和屈服力,以及试验影响参数λ***、λ***,对比其检测方法和参数取值的不同,可为修订新隔标提供参考。(3)对ASCE规范中等效侧力法的设计方法和抗规中底部剪力法进行了对比,以6层框架隔震结构模型为例,在中美两国相似的场地类别上,采用上述方法分别对模型进行隔震设计,对比其地震力垂直分布,结果表明ASCE 7-16考虑结构隔震层重量,结构周期以及等效阻尼比更符合实际工程。(4)根据中美两国设计规范对6层框架隔震模型以及18层框架剪力墙隔震模型分别进行时程分析计算,探究其选择地震波方法的差异性,并对计算结果进行分析,结果表明ASCE 7-16选择地震波方法上可降低离散性,且中国隔震模型的地震响应在美国隔震模型地震响应上下限范围内。(5)介绍新隔震规范的迭代原理及计算方法,按照新隔震规范反应谱、美国ASCE7-16反应谱对同一隔震模型进行迭代计算,探究其迭代方法的不同,并对隔震模型进行振型分解反应谱法的分析总结,结果表明ASCE 7-16计算的结构响应大致相当于新隔震设计规范中震的水平,且新隔震规范中震的结构响应在该上下限范围内。