考虑支座非载荷初始位移的超长复杂隔震结构抗震性能分析

【摘要】基础隔震技术因其良好的减震效果在业界得到了广泛认可,因此被用作有效保护措施来达到保护建筑结构及其内部设施、减轻地震的破坏作用的目的。随着隔震技术、理论和试验分析手段的提高,超长隔震结构也日益多见。超长复杂隔震结构多采用大底板多塔楼形式,由于结构平面尺寸超长,温度及混凝土收缩会引起较大应力从而导致结构开裂甚至影响结构正常使用。但是,隔震结构正是利用隔震层的刚度相对较小而起到隔震效果,当支座的刚度相对较柔时,温度应力和混凝土收缩会使隔震支座在水平方向产生相对变形；当隔震支座产生非载荷变形后,其在正式进入正常使用阶段时就已有了小量偏心,这种偏心是否会影响平面不规则的超长复杂隔震结构在强震作用下的减隔震效果及抗震性能则需要进—步考虑和研究。由于目前关于隔震支座在已有非载荷变形后,隔震结构的抗震性能是否会受到很大影响及在遭遇强震时是否容易倒塌还缺乏丰富详细的研究,因此需要对平面不规则的超长复杂隔震结构在考虑支座非载荷变形后的各项性能进行分析研究。本文采用意大利有限元软件SeismoStruct对一平面不规则的超长复杂隔震结构进行动力时程分析,并且对考虑隔震支座非载荷变形的超长复杂隔震结构进行增量动力分析(IDA)方法,以这两种分析为基础,对考虑隔震支座初始位移对超长复杂隔震结构动力响应的影响以及该超长复杂隔震结构的抗倒塌能力展开了以下几个方面的分析研究工作：(1)分析对比超长复杂隔震结构和其相应传统抗震结构分别在近断层脉冲、近断层非脉冲和远场地震波等不同地震激励下的动力响应,探讨隔震结构在不同地震作用下与传统抗震结构相比的减隔震效果。分析结果表明,在不同强度等级的不同地震作用下,平面不规则的超长复杂隔震结构依然能够表现出良好的抗震性能,与传统抗震结构相比,隔震结构能够大大减小结构的动力响应。(2)对平面不规则的超长复杂隔震结构考虑不同地震动作用的影响,对比分析超长复杂隔震结构分别在近断层脉冲、近断层非脉冲和远场地震波等不同地震激励下的动力响应,探讨不同地震动激励对平面不规则的超长复杂隔震结构动力响应的影响。分析结果表明,超长复杂隔震结构在近断层脉冲地震作用下的响应更为明显,这与地震动参数有关,峰值加速度、峰值速度越大,地震动输入能量越高,结构的动力响应越明显；中间塔的动力响应在不同地震作用下均小于左、右两个小塔；输入能量较大的地震动能够激发较大的上部结构响应,而谱位移较大的地震动记录却对隔震支座水平位移产生较大影响,PGV/PGA越大,近断层地震动脉冲效应越显著,隔震支座水平位移响应则越明显。(3)考虑隔震支座已产生的初始位移,分析对比隔震支座不同的初始位移对平面不规则的超长复杂隔震结构在近断层脉冲激励下的动力响应,探讨该非理想隔震结构分别遭遇8度和9度罕遇地震时其抗震性能表现。分析结果表明,隔震支座初始位移的确会影响到隔震结构在地震作用下的动力响应,不同位置的结构响应也不同；隔震支座的初始位移,会增大与隔震支座相邻的几层的隔震结构动力响应。(4)根据实际工程,采用增量动力方法对一隔震支座已产生初始位移的隔震结构进行非线性动力时程分析,得到结构的IDA曲线,利用IDA曲线进行结构抗震性能分析；在既得IDA曲线基础上,得到地震易损性曲线,对该非理想超长复杂隔震结构进行地震易损性分析,对隔震支座已产生初始位移的隔震结构进行抗震性能评估。分析结果表明：在同一PGA下,中间塔的上部结构响应整体比左、右两塔的响应小；隔震支座的型号不同,其IDA曲线也相差很多,但曲线总体依然呈单调递增的趋势；隔震支座有20mm初始位移和无初始位移时,无论是左塔、中间塔还是右塔,地震动作用下的IDA曲线在弹性阶段分布较集中,在非线性阶段离散性很大；不同型号的支座在地震作用下的IDA曲线越延伸,分布越发散。支座直径最小的型号为GZY500的隔震支座IDA曲线对应的损伤值最大。在近断层地震作用下,特别是在脉冲型地震作用下,上部结构和隔震支座的损伤指标更大；根据IDA曲线进行地震易损性分析,其分析结果表明,当隔震支座有初始位移时,与无初始位移时相比,超长复杂隔震结构在遭遇8度和9度罕遇地震时依然具有一定的抗震设防能力,隔震支座依然具有一定的抗震性能。
【作者】董云霏；
【导师】杜永峰；
【作者基本信息】兰州理工大学，防灾减灾工程及防护工程，2014，硕士
【关键词】超长复杂隔震结构；近断层地震；隔震支座；非载荷初始位移；增量动力分析(IDA)；易损性；

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