基础隔震结构体系地震反应研究
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摘要
建筑隔震是20年来我国建筑工程领域取得的重大科技进步之一,经过全国建筑工程领域数百名专家讨论、征求各省市有关设计院以及大学的技术、管理专家的意见并经过国家建设部批准,这项技术已经被纳入国家标准“建筑抗震设计规范”(GB50011-2001),并从2001年开始在全国实施。
     本文首先给出了地震给人类生存带来的威胁和基础隔震的重大意义,对比传统抗震列出基础隔震的优势所在,确定了本文的主要研究内容。
     其次,本文分析了基础隔震的控制学原理,对隔震技术的发展过程和国内外应用现状进行了比较详细的阐述,进一步深入分析了基础隔震的工作原理以及列出基础隔震的分类。针对叠层橡胶隔震比较成熟的现状,引入了滑移隔震概念,为第六章试验提供了理论基础。
     然后,在基本假定的基础上建立了多自由度基础隔震体系动力分析简化模型,由达朗贝尔原理列出隔震结构体系的运动方程,根据阻尼理论知识列出等效阻尼矩阵,推导出振动方程,得出相应的速度、加速度、位移反应方程。针对地震反应分析方法,文中列出两种主要的方法,时程分析法、反应谱法方法。对于时程分析法中常用的龙格-库塔法,文中给出了比较详细的积分步骤。
     最后,由于层问剪力F是导致结构破坏的重要参数,所以地震加速度a的时程分析就显得比较重要。第六章通过动力试验得出加速度数据,并且通过编程利用matlab给出隔震和抗震情况下十二组加速度时程对比图,并且利用visio形象画出两组加速度峰值对比图。由于上部结构能量E的积累直接导致了结构的破坏,因此地震速度v的时程分析更加重要。第六章同样给出六组速度时程对比图,利用visio形象画出两组速度峰值对比图并计算出卓越速度、卓越周期以及隔震率。为了便于对比,利用曲线拟合知识,文中给出三组加速度包络图和三组速度包络图。通过一系列数据和图形的对比,定性定量的得出在减小地震的破坏的效果方面,建筑结构隔震系统大大优于建筑结构抗震系统的结论。
     基础隔震是一种人们较早付诸于实践的隔震措施,但其至今未能得到很好的推广和应用,因此在强大的地震灾害面前尚不能充分发挥其潜在优势。相信随着研究的进一步深入,实践应用的进一步推广,在未来的建筑中其一定可以发挥强大的作用,更好的保护人们生命财产的安全。
Base-isolation of building is one of the most important technical progress in the field of civil engineering for about twenty years. After discussed by hundreds of administrative and technical specialists from design institute and university and confirmed by construct ministry, the technique has been wrote into the "Code of Earthquake-Resistance Design(GB50011-2001) and have been applied in 2001.
     First, the paper brings forth the menace brought by earthquake and the significance of base-isolation compared with traditional earthquake-resistance. So ascertains the mainly research content of the paper.
     Second, the paper analyses the cybernetics principle of base-isolation, expatiates its detailed development process and its concrete appliance actuality, makes further analysis to its working theories and classifies it. In allusion to relatively mature status of folded rubber layer isolation, the paper introduces the conception of slippage base-isolation , which affords theory foundation for the sixth chapter's test .
     Additionally, simplified analyzed model of many freedoms base-isolation system is established based on basic presupposition. The movement equation of base-isolation structure system is deduced. Recur to the damp theory knowledge , equivalent damp matrix is also deduced. Vibration equation is made out ,from which we get relevant equation of velocity、acceleration and displacement.In allusion to analyzed means of earthquake reaction ,the paper lists two mainly method :time history analysis method and reaction table method. Toward Runge-Kutta method which is used frequently in time history analysis method, Relatively detailed integral steps are listed.
     At last, because the shearing force between two floors which induces the destruction of the structure is the important parameter ,the analysis of acceleration "a"in time history is important .Via dynamical examination ,in the sixth chapter we get acceleration data. Via programming and "matlab", we get twelve teams of contrasting diagrams of acceleration time history which consists of isolation state and resistance state. Via "visio", we get two teams of contrasting diagram of peak value of acceleration .because top structure energy "E" leads to direct damage of structure , the time history analysis of velocity "v" is more important. In the sixth chapter six teams of time history contrasting diagram of velocity are also listed. Via "visio", two visualized teams of velocity peak value diagrams are a listed, too. Predominant velocity, predominant period and isolation's ratio are figured out. Been convenient for contrast, the paper presents three teams of acceleration wrap- diagram and three teams of velocity parcel- diagram by the knowledge of curve's drawing up. Refer to a series of data and diagrams, in aspect of decrease damage of earthquake, isolation system of structure precedes resistance system greatly.
     Base-isolation is a kind of isolation measure which is applied in practice relatively early. But it is not well extend .it can not bring its latency advantage into play in front of great earthquake calamity. Along with attaching more importance to it and making more research to it, base-isolation must bring great operation into play.
引文
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