周期性结构及周期性隔震基础

【摘要】隔震技术是一种减小结构地震动力响应的有效方法。鉴于传统隔震技术的一些不足,开发新型隔震技术己成为目前研究的一个热点课题。1993年,凝固态物理学中提出了声子晶体型周期性结构的概念。这种周期性结构具有独特的滤波特性,即处于某些频段(衰减域)范围内的波不能透过该结构。受此启发,本文将研究周期性结构的滤波特性以及该结构一种的潜在应用——周期性隔震基础。本论文研究内容包括：周期性结构频散关系的数值计算方法研究、周期性结构基本理论研究、周期性结构工程应用数值模拟和模型试验。在频散关系数值计算方法研究中,分析了傅里叶级数法的两个数学基础,并讨论了材料参数及几何参数对该方法收敛性的影响。在周期性结构理论研究中,首先讨论了周期性结构的滤波特性,分析了有限周期性结构对振动能量的衰减作用；其次对二维周期性结构研究了方向性衰减域的特性,提出了基于模态的局域共振频散关系绘制方法,并分析了与内部振子振动模态相对应的局域共振方向性衰减域。在工程应用数值模拟研究中,分析了一维层状、二维及三维有限周期性结构的衰减域特性,模拟了周期性基础对地震动的抑制作用；分析了改进的一维层状周期性基础模型及具有方向性衰减域的二维复合周期性基础对多种场地条件下地震动的阻隔作用。在模型试验研究中,首先完成了一维层状周期性基础的振动台测试,随后又完成了二维周期性基础的自由场振动测试。研究发现：傅里叶级数法收敛性受Gibbs振荡及乘积函数的一致收敛性算式影响。散射型周期性结构的滤波特性由组成周期性结构的不同材料相互作用产生；局域共振型周期性结构的滤波特性是由周期单元的子结构局域共振产生。当周期单元的对称程度较低时,周期性结构容易形成方向性衰减域；相对于对称程度较高的周期单元,对称程度较低的周期单元在实现低频宽带衰减域同时可有效减小周期性基础的尺寸。数值分析结果表明,只需3个周期单元,衰减域即可有效抑制外部激励的传播。地震动模拟结果表明,利用周期性基础抑制地震动的传播是可行的。由于周期性基础减小了地震动向上部结构输入的能量,从而降低了上部结构的地震动响应。改进的层状周期性基础和具有方向性衰减域的二维复合周期性基础,可适用于多种场地条件下的地震隔离。振动台试验验证了层状周期性基础对地震动的阻隔作用,自由场测试验证了二维周期性基础隔震应用的可行性。
【作者】程志宝；
【导师】石志飞；
【作者基本信息】北京交通大学，防灾减灾工程及防护工程，2014，博士
【关键词】周期性结构；衰减域；周期性基础；隔震；

【参考文献】
[1]王元清,杨璐,关建,张勇.不锈钢螺栓应变松弛的长时间试验监测[J].沈阳建筑大学学报(自然科学版),2015,02:201-208.
[2]张鹏.一种多维连续型动态规划的新算法[J].控制与决策,2011,08:1219-1223.
[3]覃斌健.汉英小说翻译中语用充实的研究[D].广东外语外贸大学,翻译学,2014,硕士.
[4]王美玲.基于DeviceNet的嵌入式I/O模块设计[D].北方工业大学,电力电子与电力传动,2013,硕士.
[5]于永军.基于物联网业务平台的安全应用协议的研究[D].南京邮电大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[6]叶晓松,韦司滢.PRM:新经济时代的伙伴关系管理[J].科技进步与对策,2004,07:132-134.
[7]陈洪武.某移动通信公司营销渠道研究[D].清华大学,2004.
[8]白杨.中枢神经系统血管母细胞瘤诊治进展及临床分析[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[9]陈静.判决书说理性研究[D].内蒙古大学,法律,2014,硕士.
[10]黄亚福.大鼠颈7神经根切断后肱三头肌蛋白组学研究[D].复旦大学,外科学,2012,硕士.
[11]韩洋.过渡金属管状纳米材料的受限生长和含线缺陷的低维BN与MoS_2纳米材料物性的数值模拟研究[D].南京大学,理论物理,2014,博士.
[12]刘永豪.血栓通胶囊治疗稳定型心绞痛瘀血阻络证的临床观察[D].黑龙江中医药大学,中西医结合临床（专业学位）,2014,硕士.
[13]关波.改良人血清白蛋白融合蛋白在毕赤酵母中分泌表达的研究[D].江南大学,发酵工程,2014,博士.
[14]樊胜娜.心理契约、知识共享与个人绩效的关系研究[D].浙江理工大学,企业管理,2014,硕士.
[15]王江东.荆州移动IP专用承载网设计与实施[D].河北工程大学,计算机技术,2012,硕士.
[16]张强.被征地农民就业促进政策研究[D].南京农业大学,公共管理,2013,硕士.
[17]朱英兰.尝试教学法在初中数学课堂中的实践研究[D].湖南师范大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[18]王世伟.大学生寻求专业性心理帮助行为干预策略的实验研究[D].南京农业大学,人力资源管理,2013,硕士.
[19]何少杰.新世纪以来中国都市电影与中产阶级的镜像表达[D].上海大学,电影学,2013,硕士.
[20]耿军红.弯圆工艺参数优化研究[D].北方工业大学,机械工程,2014,硕士.
[21]郭明明.基于ARIMA模型的我国旅游外汇收入状况研究[D].华中科技大学,应用统计,2013,硕士.
[22]杨敏.政府新闻发布会话语人际功能的实现手段[D].西南大学,英语语言文学,2013,硕士.
[23]王安宇.喷砂处理表面对滑动摩擦振动噪声的影响[D].西南交通大学,机械工程,2014,硕士.
[24]田广墅.水下不分散混凝土与海陆石油工程建设[J].石油工程建设.1991(04)
[25]华宁,孙剑飞,李震.综合业务通信平台打造可赢利的下一代互联网[J].现代电信科技.2004(12)
[26]潘德惠.实时控制中一种多参数自适应模型跟踪方法及其理论分析[J].冶金自动化,1981,04:11-17.
[27]何小勤.长江口崇明东滩现代地貌过程研究[D].华东师范大学,自然地理,2004,硕士.
[28]邵明敏.休谟关于因果问题的探讨及其意义[D].辽宁大学,外国哲学,2012,硕士.
[29]谢尚佑.基于BIM技术全寿命周期造价管理研究及应用[D].长安大学,技术经济及管理,2014,硕士.
[30]龚晓光.湖北省农业产业优势与农业产业结构优化研究[D].华中农业大学,农业经济管理,2001,硕士.
[31]肖楠.铁路重载货车车轮辐板热机疲劳强度评价方法[D].北京交通大学,2012.
[32]何春月.城乡一体化视角下县域义务教育阶段教师流动对策研究[D].河北大学,教育学原理,2014,硕士.
[33]范百震.新型铝用钎剂的研制及其去膜机理研究[D].兰州理工大学,材料加工工程,2014,硕士.
[34]葛斌,孟祥瑞.基于数据挖掘的煤炭企业ERP理论及应用研究[J].安徽理工大学学报(自然科学版),2004,S1:76-79.
[35]施雪伟.张岱年道德观研究[D].河北师范大学,伦理学,2013,硕士.
[36]成贵立.IP电话[J].无线电通信技术.1999(06)
[37]张良.高速铁路无线覆盖的性能分析与工程设计[D].天津大学,电子与通信工程,2013,硕士.
[38]张美璟,王应明.基于扩展原理的混合型证据推理不确定决策方法[J].控制与决策,2015,04:670-676.
[39]刘志强.组织化经营视角下的农民经营纯收入增长问题研究[D].吉林大学,农业经济管理,2013,硕士.
[40]孙晓鹏.BN公司基于价值管理的业绩评价体系研究[D].中国海洋大学,会计（专业学位）,2014,硕士.
[41]孙冰.我国矿地复垦保证金制度之完善研究[D].西安建筑科技大学,环境与资源保护法学,2013,硕士.
[42]杨国俊.基于OpenSEES纤维模型的PRC简支梁桥材料非线性分析研究[D].长安大学,桥梁与隧道工程,2014,硕士.
[43]程琳.当代大学生诚信的现状及其对策研究[D].扬州大学,思想政治教育,2012,硕士.
[44]侯召洋.中国当代平面广告男性形象分析[D].北京林业大学,设计艺术学,2013,硕士.
[45]李艳华.甲状腺乳头状癌颈部淋巴结转移特点分析[D].吉林大学,公共卫生,2012,硕士.
[46]蒋国银,何跃.数据挖掘技术在销售分析系统中的应用[J].计算机应用研究,2004,04:163-165+167.
[47]汪嘉敏.自由贸易区视角下的张家港保税区发展研究[D].苏州大学,国际商务（专业学位）,2014,硕士.
[48]李宁,乐琦.决策树算法及其常见问题的解决[J].计算机与数字工程,2005,03:60-64.
[49]郭丽娜.纯钛表面双层辉光离子无氢渗碳的组织结构与性能的研究[D].太原理工大学,材料加工工程,2004,硕士.
[50]黄捷.超临界浸渍法制备以聚合物为载体的茂金属催化剂微粒的研究[D].浙江大学,工业催化,2004,硕士.