基于Pushover分析的基础隔震结构抗震性能研究

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采用铅芯橡胶支座的基础隔震结构是近年来迅速发展的一种建筑结构减隔震技术,是与传统抗震结构不同的一种被动减震(振)控制技术。铅芯橡胶隔震支座作为基础结构设置在结构基础与主体之间,能够改变结构体系的耗能原理,从而延长结构的自振周期并耗散地震能量,降低主体结构的地震响应。本文在国内外铅芯橡胶支座基础隔震结构研究的基础上依据国内外相关标准,采用Pushover分析方法从理论上分析了采用基础隔震结构抗震性能的静力弹塑性分析方法。在有限元分析软件Midas Gen中进行了工程结构的建模、Pushover分析、基础隔震结构与传统抗震结构抗震性能对比等研究讨论,主要研究成果如下:(1)根据我国最新版抗震规范,并结合国内外关于设防目标和水准形态的研究成果,将基础隔震结构的性能水准划分为三个级别。根据建筑物重要性等级的不同,提出基础隔震结构三个层级的抗震设防目标,参考国内外控制结构抗震性能的参数指标,采用钢筋混凝土框架结构最大层间位移角限值对其设防目标进行量化。(2)根据国内外抗震设计规范介绍了静力弹塑性分析方法—Pushover,论述了Pushover分析的优缺点、分析目标、基本假定和实施步骤,并结合美国ATC-40以及FEMA356详细介绍了适用于基础隔震结构Pushover分析的两种侧向荷载加载模式以及常用的两种Pushover分析方法。(3)使用Midas Gen程序中对一幢7层采用铅芯橡胶支座隔震的钢筋混凝土框架结构进行抗震性能研究;进行了基础隔震与传统抗震的结构模态分析,得出二者的自振周期及第一振型质量参与系数;对两种结构进行Pushover对比分析,得出了基础隔震结构层剪力、层位移、层间位移角、塑性铰分布情况等抗震性能数据;将Pushover分析后得出的层层间位移角与时程分析所得结果进行对比,得出不同地震水准作用下铅芯橡胶隔震支座的滞回曲线及其耗能特性。从而验证采用Pushover分析方法对基础隔震结构进行弹塑性分析的合理性。
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