夹层橡胶垫基础隔震框架结构非线性时程分析.pdf

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1、第l0卷第4期铁道科学与工程学报VOI．1ONO．42013年8月JOURNALOFRAlL-WAYSClENCEANDENGINEERINGAug．2013夹层橡胶垫基础隔震框架结构非线性时程分析蔡勇，刘光亮，陆铁坚(中南大学土木工程学院，湖南长沙410075)摘要：采用大型有限元分析软件ANSYS，对基础隔震与传统抗震的多层钢筋混凝土框架结构进行了地震反应时程分析。对比基础隔震与传统抗震结构在同一地震波输入下的动力反应，研究2种结构模型的加速度、层间剪力、层间位移以及阻尼比对减震效果的影响。研究结果表明：钢筋混凝土框架结构采用基础隔震技术之后，结构地震反应明显降低。关键词：框架结

2、构；基底隔震；非线性时程分析中图分类号：TU375；TU973．31文献标志码：A文章编号：1672—7029(2013)04—0019—05NonlineartimehistoryanalysisoflaminatedrubberbaseisolationstructureCAIYong，LIUGuangliang，LUTiejian(SchoolofCivilEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410075，China)Abstract：ThelargefiniteelementsoftwareANSYSwasusedtoanal

3、yzedynamictimehistoryofthebase—isola—tedandthebase—fixedmultistoryreinforcedconcreteframestructure．Theearthquakeresponseofbuildingunderthesameseismicconditionwascomparedwithaccelerations，floorshear，floordisplacementanddampingratiobetweenthebase—isolatedandthebase—fixedstructure．Theresuhsshowtha

4、ttheseismicresponseofreinforcedconcreteframestructureobviouslyreduceswithbaseisolationtechnology．Keywords：framestructure；baseisolation；nonlineartimehistoryanalysis长期以来，世界各国普遍采用的结构抗震方段，积累的工程经验还比较有限，因而有必要对法，是利用结构的强度和结构构件的塑性变形能力基础隔震结构进行非线性时程分析。抵抗外来的地震作用。实践证明，这种方法对减轻1．1基本假定地震灾害起到了积极作用，但在安全性与技术经济假定各

5、层楼板为无限刚性，上部结构考虑线性方面有着明显不足。随着科学技术的不断发展，对地震反应，对隔震层考虑非线性地震反应。上部结地震认识的不断深入，一种新的隔震设计方法“基构采用平动2个方向自由度，隔震层对每一个隔震础隔震技术”应运而生。基础隔震是在上部结构器分别加以考虑，分别考虑平动两个方向自由度，与基础之间设置侧向刚度较小的隔震层，其侧向刚通过总体刚度集成对结构进行整体动力分析，由于度一般为上部结构刚度的1／50～1／150⋯，通过隔软件分析的局限性，没有考虑扭转作用的影响j。震层位移耗能，减小结构的地震反应，从而可以减1．2动力分析方法轻结构在地震中的破坏程度。图1所示为基础隔震结构

6、体系的动力分析模型，其中：m为结构底板的质量；m为结构第i层的1隔震结构的动力时程分析方法质量；为结构第i层的水平刚度；k为隔震装置(橡胶垫)的水平刚度；C为隔震装置(橡胶垫)的阻尼；由于基础隔震技术在我国尚处于推广应用阶，和为地面地震位移、速度、加速度；，和收稿日期：2012—11—10基金项目：国家自然科学基金资助项目(51078354)；湖南省自然科学基金重点资助项目(1OJJ2034)作者简介：蔡勇(1968一)，男，湖南益阳人，博士，副教授，从事结构工程抗震性能的研究铁道科学与工程学报2013年8月分别为结构底层与基础面之间的水平相对位移、其中：【MI为质量矩阵；【]为刚度

7、矩阵；【C]为速度和加速度；和分别为上部结构第层对阻尼矩阵。结构底层与基础面i之间的水平相对位移反应、速度采用Rayleigh阻尼，将阻尼矩阵表示为质量矩反应和加速度反应；为隔震结构的层号(i=1，2，阵和刚度矩阵的线性组合：【C]=a【MI+【】。⋯，n)为隔震结构的振型号(=1，2，⋯，m)。常数和可由结构体系第i和振型的阻尼比。和和自振频率O．J和∞，确定，一般取=1√=2；(a)i(1)i一‘im————Ti一-●叁橡胶隔震I■2算例分析2．1工程