层间隔震加消能减震框架结构的抗震性能分析
Seismic Performance Analysis of Story Isolation with Energy Dissipation Frame Structure
相对于传统的抗震技术而言,隔震和消能减震技术都是新型的结构减震技术.隔震结构是通过在建筑物上部结构的楼层之间或在上部结构与基础之间设置隔震层,来延长建筑物的自振周期,使得传递给隔震层以上结构的地震作用大大减小.隔震结构根据隔震装置所布置的位置不同,可分为基础隔震和层间隔震.消能减震技术是指在结构中把结构的非承重构件设置为消能构件(如阻尼器装置),通过设置的这些消能构件所产生的变形来消耗地震作用输入到结构中的能量,以减轻结构在风和地震作用下的反应.该技术因其各自独特的优点,施工简便,造价不高,在旧有结构的加固、加层以及近海建筑或其他重要的建筑具有很好的应用价值,且日益受到工程研究及设计大员的关注.本文的研究工作,着重于层间隔震加消能减震这种混合方式在大底盘单塔框架结构中的隔震减震效果,并对其经济可行性也作了简单的分析.本文首先阐述了隔震支座和粘滞阻尼器的力学性能,介绍了层间隔震技术和消能减震技术的原理,分别建立结构分析模型和动力平衡方程,并推导了平衡方程的求解方法.然后以一栋10层的大底盘单塔结构为例,采用大型有限元分析软件SAP2000分别对其建立抗震结构、层间隔震结构和层间隔震加消能减震结构三种模型.通过在多遇、罕遇地震作用下结构的动力时程分析,得出三种模型结构的楼层相对加速度、楼层剪力和层间位移响应,并对结果进行对比分析,从而得到层间隔震结构和混合减震结构的地震响应的变化规律以及其减震效果.最后对隔震减震结构进行了简单的经济可行性的分析.研究结果表明:在水平地震作用下,层间隔震结构通过隔震层充分发挥其大变形的性能来消耗掉大部分的地震能量,使得隔震层以上结构的地震反应明显减轻,具有很好的隔震效果,但增加了隔震层以下结构的楼层加速度,而在这下部结构中合理添置粘滞阻尼消能支撑的混合减震结构恰能弥补这一不足,具有优越的减震效果.对于建造于高烈度地震区较高的钢筋混凝土框架结构,采用隔震技术后可降低造价的1%-5%,采用混合减震技术后造价有所增加,可控制在5%以内,若考虑大震过后结构的震后损失及维修费用,其经济效益相当可观.
- 作者：
- 胡建安
- 学位授予单位：
- 安徽建筑工业学院
- 专业名称：
- 结构工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2012年
- 导师姓名：
- 干洪
- 中图分类号：
- TU352.1
- 关键词：
- 层间隔震；消能减震；框架结构；时程分析
- story isolation； energy dissipation； frame structures； time-history analysis