多级地震作用下LRB基础隔震结构的性态研究

作     者：王昱翔 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：叶昆

授予年度：2022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：LRB基础隔震结构 弹塑性时程分析 两自由度简化体系 多自由度简化体系 碰撞响应 远场地震 脉冲激励 

摘      要：基础隔震技术作为一种减轻地震作用的有效技术手段,因其安全耐久的特点而广泛应用于工程实践中,国内外学者针对其在地震作用下的动力特性和抗震性能开展了一系列研究。已有研究大多是针对常规地震进行的,然而烈度更高(极罕遇地震)或含有更多脉冲成分(近断层脉冲型地震)的地震作用将会给结构带来更高的风险,此时隔震结构的性态和破坏模式将会发生显著变化。并且更高烈度或具有脉冲成分的地震作用将会使得隔震结构的上部结构出现相当程度的弹塑性发展,并且极大地增加了隔震系统与周围挡墙发生碰撞的风险,因此开展有关上部结构塑性发展以及隔震层碰撞对隔震结构动力特性影响的研究有着十分重要的现实意义。本论文以当前国内外广泛使用的铅芯橡胶隔震支座(lead rubber bearings,LRB)体系为对象,开展以下针对多级地震作用时隔震结构性态及灾变机理的研究工作:(1)以简化的两自由度隔震模型开展研究,即把上部结构等效为单自由度体系、隔震层作为一个自由度体系。通过非线性时程计算研究了上部结构自振周期、隔震周期和隔震层屈重比对结构动力特性的影响规律,并对比分析了实际地震和脉冲激励作用下、隔震层发生碰撞前后结构响应的差异。(2)进一步将上部结构简化为多自由度体系研究多层隔震结构在地震作用下上部结构刚度分布形式、自振周期、隔震周期和隔震层屈重比对结构动力响应的影响规律,特别是沿楼层的分布情况。此外研究了在发生碰撞的情况下多层结构响应的变化规律,结果表明碰撞会激发结构的高阶模态响应从而使得结构响应极大地增加。(3)对隔震结构两自由度简化体系和多自由度简化体系在碰撞前后的动力响应差异进行了系统对比分析,结果表明碰撞响应的大小与碰撞模型参数的取值关系不大,与隔震结构的上部结构参数、隔震层参数有密切的关系,特别是上部结构刚度特性的变化对碰撞响应有显著的影响。