隔震技术在清真寺古建筑结构加固中的应用研究

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中国古建筑蕴含着丰富的历史价值、文化价值和社会价值,是不可再生的重要历史文化遗产,对古建筑结构进行加固保护是结构工作者义不容辞的责任。本文以天水后街清真寺礼拜大殿为研究对象,在了解古建筑砖木结构构造特点的基础上,将基础隔震技术应用到后街清真寺礼拜大殿的加固中,并对其加固前、后的结构特性和抗震性能进行了分析研究。首先,本文对古建筑在地震作用下的破坏特点进行了分析,并且结合相关文献对古建筑砌体结构和木结构传统的加固方法及其原理进行归纳总结,在此基础上提出利用隔震技术提高古建筑抗震性能的加固方案,并详细介绍了隔震装置的工作原理,对叠层橡胶支座的竖向及水平性能进行了研究。其次,本文结合古建筑砖木结构的构造特点和力学特性,通过简化整体结构分别建立了后街清真寺礼拜大殿的隔震和非隔震有限元计算分析模型,并对加固前、后模型进行了模态分析和动力时程分析,计算了隔震和非隔震建筑在不同地震作用下的水平地震反应。通过模态分析,得到后街清真寺礼拜大殿的隔震和非隔震模型的前十阶振型及其自振周期,并且通过研究前三阶振型的质量参与系数,得到隔震和非隔震模型的前三阶振型的振动特性。通过时程分析,得到隔震和非隔震模型多遇地震作用下的各条地震波的层间剪力,以及多遇地震作用下隔震和非隔震模型顶部加速度时程曲线,对比发现该加速度反应时程曲线和输入的各地震时程曲线走向趋势、峰值所在时刻基本一致。另外通过时程分析还得到多遇地震下礼拜大殿Y方向墙体底部在不同地震时程曲线的剪力响应曲线,以及结构在罕遇地震作用下不同地震波X、Y方向楼层水平剪力和隔震层位移。最后,本文分别采用《建筑抗震设计规范》、《叠层橡胶支座隔震技术规程》和《建筑工程抗震性态设计通则及条文说明》规定的不同的隔震结构简化计算方法,对该结构多遇地震作用下的水平剪力、罕遇地震作用下的隔震层水平剪力及位移进行计算。通过对比分析三种不同的简化方法的计算结果,发现前两者的计算结果几乎相同,但是第三种计算方法其结果偏差较大,与时程分析计算结果比较表明,使用《建筑抗震设计规范》提出的简化方法得到的计算结果误差相对最小。
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