隔震结构橡胶支座耗能比分析

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隔震结构是通过在建筑的基础与上部结构之间设置隔震层,隔震层中设置隔震支座和阻尼器形成隔震装置,在结构中设置隔震装置可以延长建筑的自振周期,使得在地震作用下传输到上部结构的能量减少。为有效的提升工程抗震防灾性能,有效的减轻地震引发的各方面影响和损失,我国政府部门颁布《防震减灾法》等法律,相关法律条例政策的出台体现出国家对抗震设防的重视程度,并且鼓励和支持相关重点设防类的建筑结构使用隔震、减震等技术。在2022年开始实施的《建筑消能减震应用技术规程》中不再采用罕遇地震作用下的水平位移之比,而是采用阻尼器耗能占地震输入结构总能量的比值(阻尼器耗能比)作为对减震效率的评价指标。虽然对隔震结构并未做明文规定,但采用耗能比评价隔震效率也是一种可行的途径。因此,在本文中将隔震结构橡胶支座耗能比定义为隔震结构中所使用的耗能装置在一个循环周期内所吸收耗散的能量占外激励作用下输入到结构体系中总输入能的比值。旨在能够最大限度发挥隔震支座在隔震结构中的隔震效率,并结合现行隔震结构设计规范,将耗能比的值作为隔震结构设计审核的一项重要指导参数。本文通过研究隔震结构以及隔震支座相关理论原理,借助隔震结构动力微分方程以及能量分析法,其主要研究内容和结论如下:(1)建立了隔震结构铅芯橡胶隔震支座单自由度结构体系理论模型,运用能量分析法推导出在谐振激励下的隔震结构铅芯橡胶隔震支座单自由度结构体系的耗能比理论公式,并以该耗能比理论公式为核心编写了一套计算耗能比的公式程序SDOF,再利用有限元分析软件SAP2000建立隔震结构铅芯橡胶隔震支座单自由度模型并进行分析计算,与其公式程序SDOF计算分析所得的数值进行对比验证,结果表明该公式具有较为严谨的推导过程与准确的计算结果。(2)理论推导出的耗能比理论公式综合体现了隔震结构中上部结构以及所使用的叠层橡胶隔震支座等各项参数对耗能比值的影响,在分析各项参数对耗能比值影响时运用了定量分析法,得出相关结论:随着隔震结构上部结构质量的增大,正弦激励作用下的隔震结构铅芯橡胶支座单自由度结构体系的耗能比值逐渐较小;当上部结构质量以及其他条件参数不变的情况下,适当减小铅芯橡胶隔震支座等效阻尼比,能够使得其耗能比的值增大,在隔震结构中充分发挥耗能的作用;随着外部正弦激励荷载频率值的增大,使得频率比的值也增大,而耗能比的值减小。
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