大底盘隔震结构在巨震作用下的碰撞响应分析

作     者：金滢 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：江宜城

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：大底盘 隔震 巨震 碰撞 接触单元法 地震动调幅 

摘      要：地震是一种突发性的自然灾害,具有很强的随机性和高度的不确定性,地震发生后,极震区及其周边区域的实际地震烈度往往比设防烈度大很多,而且有些现有建筑之间的防震缝宽度太小,即使采用了隔震技术,在地震作用下仍可能发生碰撞,将会造成巨大的经济损失和人员伤亡,因此有必要对隔震结构在极罕遇地震(即巨震)作用下的碰撞进行分析。本文以SAP2000有限元分析软件为计算工具,进行了以下研究工作:首先,介绍了国内外碰撞问题的研究现状,总结了结构碰撞研究的主要内容,在此基础上说明进行大底盘隔震结构在巨震下碰撞响应的研究的必要性。其次,通过插值法得到不同烈度下的巨震峰值加速度,介绍4种地震动调幅方法和两种碰撞理论研究方法——恢复系数法和接触单元法,并围绕其展开了详细描述和比较。然后,在以上理论基础上建立可用于碰撞分析的有限元模型,先是对结构进行隔震设计,使之满足规范相关隔震要求,再在满足要求的隔震模型基础上定义塑性铰来模拟材料的非线性,布置接触单元模拟碰撞单元。最后,根据建立好的有限元模型,分别分析巨震不考虑碰撞、巨震考虑碰撞和罕遇考虑碰撞三种情形,通过比较和分析碰撞力、加速度和位移等指标,可以得出结论,峰值碰撞力与地震动峰值加速度没有直接关系,但是相邻结构间的最大相对位移差是峰值碰撞力形成的一个关键因素;加速度放大作用仅发生在碰撞层,对其他楼层的加速度峰值影响比较微弱;碰撞对左右两侧结构的正向峰值位移响应起到的作用是相反的,而对负向峰值位移响应均起到了放大作用,总体而言,碰撞时较柔的结构在碰撞方向上受到的作用较大。