框架-抗震墙三维隔震结构模型的响应控制及抗震分析方法研究

基本信息
批准号:51508414
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:刘阳
学科分类:
依托单位:同济大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:何文福,秦川
关键词:
能量谱模型三维隔震响应控制抗震分析方法耦合响应
结项摘要

Large horizontal and vertical motions nearby the epicenter and fault area of great earthquake easily lead to buildings damage and collapse. Seismic performance and especially vertical seismic performance of high-rise structure after using horizontal seismic isolation under three-dimensional motions has become a hard problem which should be solved urgently. The research object of this project was frame-wall three-dimensional(3-D) isolated structure model. The main researches are as follows: The multi-scale computation models of 3-D isolated structure considering the coupling effect of structural-nonstructural system and 3-D seismic isolation layer are established. The simplified restoring force models of 3-D seismic isolation bearing and rocking device are studied. The 3-D ground motion intensity measures of 3-D seismic isolated structure are researched. The coupling 3-D seismic response control method is studied. The energy spectrum models of 3-D seismic isolated structure are researched, and 3-D isolated structure seismic response predict methods are established based on energy spectrum models and simplified computation models. Based on energy balance, the seismic analysis methods of 3-D seismic isolated structure are studied. This project can provide a complete necessary basic theory of 3-D seismic isolated structure. There is significant meaning in this research to improve seismic security of the whole high-rise structure under the strong earthquake.

特大型地震的震中和发震断层附近强烈水平与竖向地震动容易导致建筑结构损伤破坏甚至倒塌,采用水平隔震技术后三维地震作用下高层建筑结构及非结构系统的性能尤其是竖向抗震性能是亟需解决的难点问题。本项目拟以框架-抗震墙三维隔震结构为研究对象,研究的主要内容包括:①研究三维隔震结构考虑结构-非结构系统-三维隔震层耦合效应的空间多尺度计算模型;②研究三维隔震支座及摇摆装置的简化恢复力模型;③研究三维隔震结构的三维地震动强度指标;④研究三维隔震结构耦合地震响应的控制方法;⑤研究三维隔震结构的能量谱模型,并基于能量反应谱模型和简化计算模型建立结构的地震反应预测方法;⑥研究基于能量平衡的三维隔震结构抗震分析方法。本项目研究可以建立一套完整的三维隔震结构的应用基础理论,对提升高层建筑结构在强震下整体安全性具有重要的意义。

项目摘要

特大型地震的震中和发震断层附近强烈水平与竖向地震动容易导致建筑结构损伤破坏甚至倒塌,三维地震作用下结构及非结构系统的性能尤其是竖向抗震性能是亟需解决的难点问题。本项目提出了具有材料非线性特征的弹塑性金属耗能杆件和具有几何非线性特性的负刚度机构组成的混合三维隔震系统模型。建立了弹性准零刚度的三维隔震分析模型及其静力恢复力模型,并对模型进行了系统全面的静力特性分析和动力特性分析。系统研究了新型三维隔震系统的长度比、刚度比、竖向自振周期、竖向阻尼比、静力平衡点对隔震效应的影响,揭示了竖向地震响应规律。基于粒子群算法对参数进行了优化设计。基于优化设计值讨论了新型支座系统的可行性和适用范围。分析在简谐激励、竖向地震波激励下的对隔震效应的影响,同时也分析了竖向阻尼对隔震结构的位移和加速度放大系数的影响。研究了近断层竖向地震作用下准零刚度和附加竖向阻尼时隔震系统的静力性能和动力响应控制机理。建立了竖向地震动下隔震结构-内部非结构耦合系统分析模型。采用非线性时程反应分析方法分析了附加竖向准零刚度系统的非结构元件的响应控制效果。提出了隔震结构-内部非结构耦合系统三维隔震结构模型的能量抗震分析方法。本项目的研究成果为改善建筑结构三维抗震性能提供一种新的理论和分析方法。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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