带消能伸臂桁架超限框筒结构在长周期地震动作用下的地震反应分析

【摘要】相对较低的峰值加速度、较长的地震动持时是长周期地震动区别于普通地震动的显著特点。历史震害调查经验表明,长周期结构受长周期地震动的影响较大,破坏效果相对普通地震也更加明显。由于社会的进步,越来越多的城市修建复杂超限高层建筑作为本地的标志,这些建筑的基本自振周期长达几秒。因此,如何确保长周期结构在地震灾害来临下的安全,是现在土木工程工作者要重点攻克的难题之一。具消能机制的伸臂桁架体系由于其减震效果好、设计方法新颖、节省工程造价等优点而已经得到了很多学者的关注。带消能伸臂结构的超高层建筑也越来越多的出现。本文主要讨论了带消能伸臂桁架超限高层框筒结构在长周期地震动作用下的地震反应,完成的主要工作如下：为了研究长周期地震动和普通地震动的不同,选择2008汶川地震61CAT台站地震动记录为长周期地震动记录的代表。与普通地震动ELCentro记录相比,长周期地震动记录的低频成分更为卓越,长周期段所分布的能量更加充裕,绝对加速度放大系数更大。另外,长周期地震动的反应谱值和普通地震动记录的反应谱值相比较,在长周期段内,长周期地震动的反应谱值明显增大,这就说明长周期地震动记录会对长周期结构(比如超限高层、大跨结构等)产生十分不利的影响,甚至有可能导致破坏。为了研究长周期地震动对超限高层框筒结构的影响,以兰州红楼时代广场为背景,进行了多遇烈度水准和罕遇烈度水准长周期地震动记录输入下的结构地震反应的弹性和弹塑性时程分析,并对比分析了相应水准ELCentro地震动记录输入下的结果,对比结果表明长周期地震动记录输入下结构的最大水平位移和最大层间位移角等指标均显著增大。进一步,为了考察消能减震措施对超限高层结构在长周期地震动输入下的减震效果,在伸臂桁架水平弦杆、竖向腹杆及斜撑杆上布置黏滞阻尼器分别构成水平型、竖向型及单向斜撑型消能伸臂桁架,在长周期地震动记录输入下对带不同阻尼器布置形式的伸臂桁架结构进行了分析,结构的最大水平位移和最大层间位移角等指标明显降低,这一结果表明消能伸臂桁架可以较好地控制结构在长周期地震动记录输入下的地震响应,特别是竖向型阻尼器布置控制效果更好。与普通地震动记录ELCentro记录输入下的结果相比,长周期地震动输入下消能伸臂桁架发挥的控制作用更加明显。论文最后对研究成果作了相应的总结,并指出以后需要研究的工作方向和有待完善的地方。
【作者】孟岩；
【导师】韩建平；
【作者基本信息】兰州理工大学，结构工程，2014，硕士
【关键词】超限框筒结构；长周期地震动；消能伸臂桁架；水平位移；层间位移角；非线性时程分析；

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