轻钢增层混合结构基础隔震简化分析

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本文论述了基础隔震技术国内外研究现状,探讨了轻钢增层混合结构基础隔震简化计算方法。以两层轻钢增层混合结构试验模型为背景,采用静力弹塑性及有限元两种简化计算方法,计算了两层及多层轻钢增层混合结构基础隔震的动力响应,并将简化分析结果与试验数据进行了对比研究;同时通过改变隔震层刚度及位置,对轻钢增层混合结构进行了参数分析,探讨刚度及位置变化对结构动力性能的影响。主要内容如下:  (1)对于基础隔震结构,建立了考虑地震作用下结构的多自由度方程,计算了结构的等效质量、等效阻尼及等效恢复力,探讨了不同荷载分布模式下结构的侧向力增量方程。  (2)基于静力弹塑性方法及非线性有限元,建立了两层轻钢增层混合结构隔震与非隔震状态下的动力微分方程,计算了结构的最大加速度、位移及层间剪力,并将静力弹塑性计算结果、有限元分析结果与试验结果进行了对比研究。研究表明,结构隔震前后静力弹塑性计算与试验结果最大误差不超过8%,有限元分析与试验结果误差不超过11%,简化计算简单有效。  (3)基于动力时程方法,建立了多层轻钢增层混合结构基础隔震非线性有限元模型,计算了结构的动力响应。通过与文献对比发现,采用隔震后,多层结构的加速度最大减少了71.3%,层剪力最大减少59.8%,位移响应平均增加7倍,结构隔震效果非常明显。  (4)通过隔震层刚度及隔震位置的改变,对两层及多层轻钢增层混合结构进行了参数分析,其中隔震层刚度比取值为0.01至1.00,隔震层位置分别为一层和轻钢层底部,研究表明:对于两层轻钢增层混合结构,周期随着刚度比的增加而减少,加速度及层间剪力随着刚度比的增加而增加,当刚度比大于0.1时,变化趋于平缓;对于多层轻钢增层混合结构,随着刚度比的增加,结构的层间剪力及加速度变化明显,当隔震层位置较高时,隔震层下部结构剪力比抗震结构大。
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