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基础隔震结构体系是区别于传统抗震结构体系的一种被动控制体系,通过设置隔震层来吸收并消耗地震能量,减小上部结构的地震响应,确保上部结构的安全。经过三十多年来的理论研究和实际应用,隔震技术日趋成熟,其应用范围已从最初的低层、小高宽比结构扩展到中高层、大高宽比结构。随着隔震技术在高层结构的应用,结构摇摆作用将使支座轴向荷载在地震中随时间不断变化。已有的实验结果表明:支座轴向荷载对水平恢复力有显著影响。因此本文以考虑轴向荷载效应的支座恢复力模型研究和基础隔震结构非线性地震反应分析为基础,对基础隔震结构考虑支座轴向荷载效应及结构摇摆运动的多维地震响应开展了以下几方面的研究工作:
本文在Ryan提出的考虑支座轴向荷载效应的恢复力模型基础上提出了一种改进的恢复力模型。该恢复力模型可以实现在单轴模型和双轴模型之间的转换。根据支座恢复力模型在数值模拟中存在的一些问题,将改进模型进行了简化。通过与Ryan模型的对比分析,表明本文提出的简化恢复力模型简洁、实用,能够有效地模拟支座的轴向荷载效应。
本文采用作者建立的简化模型作为隔震支座恢复力模型,并采用层-剪切模型作为隔震结构动力分析模型,建立了隔震结构竖向、水平与摇摆运动方程。采用逐步积分法和迭代法进行时程反应分析,编制了考虑支座轴向荷载效应及摇摆作用的隔震结构多维地震响应分析程序。
对一铅芯橡胶支座基础隔震结构进行了水平和竖向双向地震响应分析,研究了在双向地震作用下支座轴向荷载效应,结构摇摆及结构高宽比对结构峰值响应的影响。