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基础隔震技术作为一种被动控制技术,以有效减轻地震响应的优势,自汶川地震以来广泛应用于国内高烈度区新建建筑、加固修复结构中,特别是近几年中小学校舍和医院建设大力推广减隔震技术。近期国内外发生的强震表现出强度高、周期长、脉冲大和持续时间长的特点,在对遭遇实际地震作用的基础隔震结构调查中发现,部分橡胶支座发生较大的水平剪切变形和支座提离现象。目前建成的隔震结构大多位于高烈度区,由于地震是偶然和随机的极端事件,可能出现实际发生的地震烈度远大于设计基本烈度的情况,基于抗震韧性的角度,需要提升隔震结构的抗震性能,提高隔震结构在超设计水平地震动或特殊类地震动时的安全储备。为此本文围绕降低基础隔震结构在近断层型地震动和远场类地震动作用下的隔震层位移需求,基于基础隔震系统组合惯容系统的被动控制策略进行减震性能研究,具体的开展了以下研究工作:(1)基于惯容隔震系统建立力学模型,以串联布置的惯容器-弹簧-阻尼系统(Seriesconfigured inerter-spring-damper system,ISD)惯容系统为例,推导单自由度体系增设ISD惯容系统的参数优化解析解,得到了基于定点理论的ISD惯容系统优化参数优化解析解,通过算例验证了ISD惯容系统参数优化解析解对多层隔震结构同样有控制效果。随之评估三种不同惯容系统与基础隔震系统组合的控制方案,即基础隔震+ISD,基础隔震+调谐黏滞质量阻尼系统(Tuned viscous mass damper system,TVMD)和基础隔震+调谐惯容阻尼系统(Tuned-inerter-damper system,TID)。分析结果表明:基础隔震与惯容系统的组合控制系统能有效减少隔震层及上部结构的地震响应,特别在强地震下有效地减轻隔震层的位移,选择合适的惯容系统参数能有效降低上部结构楼层加速度。(2)建立了滚珠丝杆式惯容器端部轴力的表达式及分析了惯容器非线性影响因素。基于旋转黏滞阻尼器、质量飞轮和滚珠丝杆直线模组,通过刚性联轴器装配了惯容系统,并分别测试了旋转黏滞阻尼器和惯容系统的动态响应特征,标定了旋转黏滞阻尼器的参数,验证了惯容器能有效提升旋转黏滞阻尼器的耗能能力。(3)基于装配的惯容系统开展振动台试验,分别测试了传统基础隔震结构和基础隔震结构组合惯容系统的控制方案,验证惯容系统的减震效果。振动台试验结果表明,基础隔震结构组合惯容系统的控制策略,在远场类谐和地震动作用下能有效控制楼层绝对加速度均方根值,同时能大幅度降低隔震层的位移需求,具备优越的工程应用前景。(4)比较研究传统隔震结构与基础隔震分别组合ISD、TVMD和TID惯容系统的抗震能力。考虑隔震层非线性和上部结构非线性对惯容系统控制效果的影响,采用BoucWen滞回模型模拟橡胶支座和上部楼层非线性行为,建立了非线性惯容隔震系统协同运动方程,基于此开展非线性增量动力分析,并进一步进行地震易损性评估,研究结果表明:从50%分位IDA曲线角度评估,增设ISD、TVMD和TID均有能效降低隔震支座的位移需求,提高隔震层在罕遇和极罕遇地震下的抗震能力同时,对上部结构的抗震能力影响不大。从地震易损性曲线角度评估,基础隔震系统组合惯容系统能较大幅度的降低隔震支座的地震易损性,提升隔震层在强震下的抗震能力,但增加了上部结构的地震易损性。近场脉冲地震动下对惯容隔震系统的上部结构易损性影响较远场和近场无脉冲地震更为敏感,上部结构易损性曲线非常陡峭,有可能会出现上部结构先于隔震层失效的情形,因此在采用惯容隔震系统方案时需考虑近场脉冲地震动特性的影响,优化惯容隔震系统方案。