长周期地震动下惯容层间隔震体系的减震分析

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长周期地震动易与隔震结构产生共振效应,放大结构的动力响应。已有研究将惯容系统与基础隔震技术结合使用以减小结构响应,少有针对层间隔震体系展开的研究。基于此,首先提出将惯容系统应用于层间隔震体系,并对惯容系统进行参数设计,接着选取具有典型工程意义的层间隔震体系作为研究对象,对其在长周期地震动下的减震性能进行研究,最后对体系的鲁棒性进行了分析。主要研究工作内容和结论如下:(1)为选择后续研究所需的长周期地震动,从地震动的加速度谱平均周期Tr、地震动峰值速度与峰值加速度之比PGV/PGA、断层距及地震动尾波段特性等方面分析了普通地震动与远、近场长周期地震动的差异,并提出了相应的界定方法,筛选了后续研究所需的长周期地震动。(2)为确定惯容系统主要参数,对惯容系统进行参数设计。根据结构随机振动响应结果提出基于减震比的参数设计方法,即在保证隔震层位移减震比达到设定目标的条件下,最小化隔震层上部结构的位移响应,最后采用一个算例验证了该方法的有效性。(3)为评估长周期地震动下惯容系统对层间隔震体系的减震效果,对一个层间隔震结构进行了时程分析,并对比了相同阻尼系数情况下黏滞阻尼器与惯容系统的减震效果。结果表明:1)附加惯容系统大大减小了结构的隔震层位移,有效解决了长周期地震下隔震结构隔震层位移超限的问题,同时也进一步控制了隔震层上部结构及下部结构的地震响应;2)当地震动幅值较大时,惯容系统对结构的减震效果增加,说明惯容系统在强震下更能发挥其减震作用;3)相同阻尼系数情况下,惯容系统的耗能能力明显大于黏滞阻尼器。(4)为考察惯容层间隔震体系主要参数变化对结构减震效果的影响,研究了惯容层间隔震结构的鲁棒性。分析隔震层水平刚度、隔震支座屈服前后刚度比及惯容系统参数变化时惯容层间隔震结构减震效果的鲁棒性。研究结果表明:隔震层水平刚度及惯容系统主要参数发生偏差时,结构减震效果具有较好的稳定性;隔震支座屈服前后刚度比对结构的减震效果有较大的影响,在工程设计中应慎重考虑。
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