多维地震作用下巨型框架结构振动控制研究

来源 :福州大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:jary_chane
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巨型框架结构是由超大截面尺寸的主框架和常规尺寸的子框架组成的一种新的高层建筑结构形式。随着建筑高度的不断增加,结构所承受的水平地震作用和风荷载也随之增加,因此在建筑结构中考虑减震控制将成为巨型框架结构发展的新趋势。巨-子抗震结构是将巨型框架结构中的主框架与子框架在梁端分离(以下简称抗震结构),而巨-子隔震结构(以下简称隔震结构)是在抗震结构的基础上,在每个子框架底层柱底布设隔震支座使子框架成为具有调谐质量作用的隔震子框架。在地震作用下,隔震支座使子框架的地震响应降低,同时子框架传递给主框架反向作用力以降低主框架的响应。巨-子隔震结构将减震装置与巨型框架结构相结合,以达到减震控制的效果。针对巨-子隔震结构的减震控制,本文的主要研究内容如下:(1)通过Etabs有限元分析软件对巨-子抗震结构和巨-子隔震结构进行模态分析和动力反应分析。从分析可得出,与抗震结构相比,隔震结构的各阶自振周期都有较大增长;隔震结构的各层主框架梁位移、各层主框架梁加速度、子框架各层绝对加速度、主框架层间剪力和子框架各层位移峰值等地震响应均比抗震结构来的小。(2)通过对一缩尺比例为1:30的抗震结构、铅芯隔震结构和厚橡胶隔震结构模型进行振动台试验,研究三种结构在单向地震动和双向地震动输入下结构的振动特性、地震响应和隔震层位移反应。试验结果表明,与抗震结构相比,铅芯隔震结构和厚橡胶隔震结构的自振周期均延长了,结构的地震反应降低了。双向地震输入下结构的地震响应均大于单向输入下结构的地震响应,且铅芯隔震结构的减震效果略优于厚橡胶隔震结构。并将三种结构的振动特性和动力反应的数值计算结果与试验实测结果进行对比分析。结果表明数值计算值与实测值吻合得较好。(3)在仅单向地震动和水平与竖向耦合地震动作用下,对比分析三维隔震结构的水平向地震响应。结果表明,竖向地震动增加了结构的水平向位移反应。因此进一步对三向地震动作用下的抗震结构、三维隔震结构和水平隔震结构的自振周期、加速度反应、层间剪力、轴力和位移反应进行对比分析。分析结果表明,三维隔震结构和水平隔震结构相对抗震结构均有较好的水平减振效果,三维隔震结构的竖向减震效果远优于水平隔震结构。
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