考虑三维隔震的大高宽比结构抗倾覆机理研究

橡胶垫隔震技术是一种安全有效的结构振动控制技术，但该技术应用于大高宽比三维隔震结构时，如何解决结构的倾覆问题至关重要。本项目将对考虑三维隔震的大高宽比结构的抗倾覆机理进行研究。在分析大高宽比三维隔震结构倾覆机制的基础上，首先基于申请者前期研究改进一种三维隔震抗倾覆装置，该装置既能同时实现水平和竖向隔震功能，又具有抗倾覆能力。并进行装置的力学性能试验，分析影响装置水平、竖向承载力和刚度的参数，研究其力学行为，进而建立装置的力学模型。其次建立应用该类装置的大高宽比三维隔震结构的初始计算模型，进行数值分析研究高宽比限值和三维隔震以及抗倾覆各特征参数之间的关系，研究最不利荷载作用下以及单维和多维激励下，高宽比逐步增大时，结构的动力响应特性。随后设计一大高宽比模型结构，进行振动台试验，对比试验和数值分析结果，并最终修正结构的初始计算模型。本项研究将丰富建筑隔震的方法和内容，提高隔震结构的安全性。

在分析大高宽比三维隔震结构倾覆机制的基础上，首先提出一种三维隔震抗倾覆装置，该装置既能同时实现水平和竖向隔震功能，又具有抗倾覆能力。并进行装置的力学性能试验，分析影响装置水平、竖向承载力和刚度的参数，研究其力学行为，进而建立装置的力学模型。通过实体建模建立装置的有限元模型并进行数值分析，将数值分析得到的装置的水平和竖向结果与性能试验结果进行对比，验证数值分析模型的正确性。其次建立应用该类装置的大高宽比三维隔震结构的计算模型，进行数值分析研究高宽比限值和三维隔震以及抗倾覆各特征参数之间的关系，研究最不利荷载作用下以及单维和多维激励下，高宽比逐步增大时，结构的动力响应特性。随后设计一大高宽比模型结构，进行振动台试验，对比试验和数值分析结果，并最终修正结构的计算模型。进而，基于研究过程中遇到的问题，改进三维隔震抗倾覆装置，并再次进行相应的数值分析。考虑三维隔震结构的地震反应特点，采用水平加速度、竖向加速度和倾角这三个参数作为高层三维隔震结构的性能指标。给出基于性能的高层三维隔震结构的水平和竖向加速度性能指标、倾角的建议值。给出了高层三维隔震结构基于性能设计的流程。.以基于隔震技术的巨型框剪-子结构为研究对象，通过对巨型结构的布置、主次结构刚度比设置、巨型隔震结构体系隔震支座的选取等，研究巨型隔震结构体系与抗震体系的地震反应、主次结构碰撞问题等，为三维隔震技术应用于巨型结构开展先期研究。.提出一种椭圆形钢铅耗能器，应用有限元分析软件ANSYS建立了椭圆形钢铅耗能器的实体模型，通过试验研究获得耗能器的力学性能。在理论研究和数值分析的基础上，通过回归分析建立了耗能器滞回规律简化计算公式；根据耗能器滞回曲线面积的大小对耗能器在主方向和辅方向进行了参数优选；应用耗能器于结构体系进行减震仿真计算。