采用隔震装置的混凝土框架——网架混合结构抗震性能分析

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1、采用隔震装置的混凝土框架——网架混合结构抗震性能分析第1章绪论1.1引言2015年4月25日位于尼泊尔境内发生里氏8.1级地震，震源深度20千米。地震灾害导致已有8019人遇难，另有超过万人受伤。2008年5月12日14时，位于四川省的汶川县发生了里氏8.0级地震，地震灾害造成69227人遇难，374643人受伤，另有17923人失踪。1976年7月28日，震中位于唐山中心市区发生了里氏7.8级地震。这不仅在中国，而且在世界历史上都是一次罕见的地震灾害。霎那之间，一座百万级人口的城市成为一片废墟，城市里的人民生命、财产以及国家财产受到了巨大损失

2、。整个城市的通讯、交通、供电、供水等生命线工程均遭受了巨大破坏。很显然，对于地震这种突发性、破坏性极大的自然灾害，目前不能够准确地预测地震的发生时间、地点以及烈度。所以，如何保证结构安全，减轻地震影响，最大限度地降低有地震以及震后灾害引发的经济损失和人员伤亡，已成为目前重要研究课题。空间网架结构将杆件单元按照一定的规律布置，通过节点连接而成的一种空间杆系结构。外形可以呈平板状，也可以呈曲面状；前者被称作平板网架，后者为曲面网架。网架具有多向受力的性能，属于高次超静定结构，空间刚度大、整体性好、稳定性强，具有良好的抗震性能和建筑造型效果。网架结构

3、是空间结构中应用最为广泛的一种类型，适用范围比较广泛。通常所说的空间网架结构就是平板型网架，网架结构有单层、双层及多层三类，常用的是单层网架。现在通常称为空间网架或空间网格的最早工程实例就是的发明者AlexanderGrahamBell率先开发的。1906年，他和几位同事成立了航空实验委员会，在工作当中提出多层网架实验构想。最早出现的网架结构并不是一个实际工程，而是贝尔用许多空间四角锥和三角锥单元装配而成的一个试验性的网格，贝尔认为由于这些锥体元件都具有很强的稳定性，由这些元件组装而成的结构会在高强和轻质方面达到良好的效果，而随后贝尔建成的瞭望

4、塔则有利的证明了他的论断，这座瞭望塔也被人们认为是世界上第一个真正意义上的钢网架结构。....1.2工程结构的抗震发展一直以来地震灾害是困扰建筑结构设计的一个难题，人类通过对于地震成因、地震类型、传播方式、震级烈度等方面的研究与发展，不断探索发现如何最大程度的削弱减小给人类带来的灾害。传统的抗震技术是对建筑结构采取被动的强化措施，主要通过提高结构自身的承载力、耗能以及变形能力从而达到抗震的目标，抗震设计时，分别调整结构构件的刚度，从而达到强柱弱梁等设计要求，因此可使得梁、柱等结构构件在地震作用下分别产生塑性应变，并且具有一定的变形能力，梁、柱等

5、构件通过分阶段产生塑性变形降低地震作用影响，由此达到抵抗地震的目标。传统的抗震设计存在许多不足之处，首先，传统的抗震设计方法以小震不坏，中震可修，大震不倒作为设防标准，很难保证地震作用下建筑物内部仪器设备的安全，若突发罕遇性大地震时，只是从整个结构的安全性作为出发点，并没有涉及具体室内的家具、设备及人身等安全。由于地震的不确定性，可能使得结构构件发生不可修复性破坏；此外，传统的设计方法以抗为主要手段，通过提高配筋率、增大截面来提高结构构件的的刚度及承载力，以达到抗震的效果。如此以抗为主的手段，最终导致的是结构构件的截面越大，刚度即随之增大，因此

6、受到的地震作用也越来越大，工程造价将被大大提高；此外，随着城镇化和人口密集化，地震灾害的后果越来越严重，对一些重要建筑（如医院、核电站、信息通讯中心等）要求强震下保证绝对安全，由于重要建筑物里的精密仪器等设备的要求，结构构件不能够产生塑性变形，所以对于这些重要建筑，结构设计时一味的加强结构构件达到提高抗震效果已显得不再经济适用。.........第2章隔震支座的力学性能分析2.1隔振装置的简介和分类隔震装置系统分别由隔震器、阻尼器、地基微振动和风反映控制等部分组成，这些元件并非相互独立，作为一个系统它们具有各自功能。隔震器具备一定的恢复力及变形

7、能力，并且能够满足上部结构承载力的要求；阻尼器能够有效地吸收地震能量，并且帮助结构在地震结束后恢复原位；地基微振动和风反映控制装置通过增大建筑结构的早期刚度，从而确保建筑在小震或大风作用下保持稳定。隔震支座中在工程领域应用最普遍的就是铅芯叠层橡胶支座，橡胶这种材料自身具备优良的阻尼特性，通过加工能够很好的耐热耐疲劳。建筑结构中常见的橡胶支座是由薄钢板与薄橡胶板交替叠合，经过高温、高压硫化而成。目前，国内外橡胶支座隔震技术已趋于成熟，具体可见以下几个方面[33]：(1)橡胶隔震支座能够确保足够的竖向承载力。隔震支座中的薄钢板与薄橡胶板紧密粘结，当

8、竖向荷载作用于隔震支座时，夹层钢板会对橡胶层产生有效地横向约束作用，由于隔震支座采用的橡胶是一类不可被压缩材料，从而为隔震支座竖向承载力和刚度提供了保