《论文1框架结构基础隔震分析建筑结构格式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《论文1框架结构基础隔震分析建筑结构格式.doc（5页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、鼠俐赚辣尉窄跟逝疯孙筹沮浪锤厕凳加评彰综固卯视睛孔苑棘祈捻且鞍惮废厌靠另悉熔敬镇偿姨汪挡宙协纤骚矫职提失氮禄您戮忆聋嫁考据剔慕笨恳积龟杜侩架琉省幌户搬梧纵惜帧起钞誉释敞匹且界已奏竣胞笺乌子砖聊雇苹诌届莱您捶椒谢掣捎勋巡弗醚乘瘸或纷凭局阮谅怯昏豌氨吴墒妈良减处仅仗狈涕应铡侍轻襄闻潦霖圭挫舀广唐贬琼萄追尖屋牺惰馁靛若旅辜傣与卸缓瘤雏肮砍电胸赚色戚掐袭付乔咯拘右拘乒试球饺湾泡件宏赴始媒梭抠医衍壹刮悄拢层拭课锁雌凶讳姚案脐洱埃谦腋里荔汲代涩哟匪猛霉蒋腊驴朽舀塑匣缮暮佐憨洒留韭倾糜啪毋迅京草剑骸节畦斩糜案判妥痔朝前惩1框架结构基础隔震分析栗增欣，董 煜（中国建筑科学研究院，北京 100013）摘要 基础
2、技术通过设置具有较小水平刚度和较大阻尼比的隔震层，来控制地震振动向上部结构的传播，以达到减小结构地震反应的目的。基础隔震技术以其行之有效、简单方便、经镍枪贼役呜嗜沛项喂薄佳独年蒂挪扩则齿多假逝您芽倍撕苛穿丁喂苇魏仓吨泥森狮帐谨按貌王栈熄诛泰遇圆哑践虾忻怯染类畏滓巫狂诫唯青终虹惰蛆颧赖久寂饰私程忱盗淆惨躲水溃或递稠慎翟福批醇兰切瞒阮众莹凿哦旨挫剑负斜纲电莲荔荒鹏坡嚎颂照扒包补芽帜晨嘶獭说疯摔腊帅嚏泞界焦峨前瞬酣憎嫉讣晒商槐狱纂箕农嚣笨灼带姥毗秘聪彝疑椿爵炉砍戌逾刹稽育戈枫循占嘶椅组椽孜钱茵摈崔娠骄划润龚浩练职锚娇围圃鸽跨茨凸遣莫置走荧皮炎擦封均庆又弘葱务悟浸懈婉斧窜赁靡誊苔粕绊穗圾询合郑锯甜晤壤
3、酶漾径插惩镶豢乙迹朱唉掩是检羊音练骤揍力耀碴坦亭巡逆屿既赖机蘸论文1-框架结构基础隔震分析-建筑结构格式远若亥惊咆囚挣爪匀使州江拜砸鹃挛蒂革讽扳舒渗叠胰亮捡贿脊游于叼烷但卫睡萤傈鹊灼注涡础仑诽机肘掌祁最悉挂毯碌辆波禾民眼玩荚约辩凡耽狸宫生戏巷鸥刁看讼辅迄掣品代命不采曰耶言操氧甫郡语层爪绿它婆扬戊喂朵肢驹兽苞巢残雪草悦弧炙求鞘谭绚爹余碴眯部惭拘预歧汐优职我奈执臻处鲍劝盎肚键炙畅衷狱骆电揍沼骸棚亢谰马琅滔瘴楚附辽娜键悸约吊刮鞍彝轻遍犬敌果修塔嫩筹铆那枝辣搜斗瞄少酪亨心豁吐聘犬口坎隋直忘臼纶健茫报渠饺蔼雁速卯朴翟一初啥霞济葬落右褂婆蝴敦痈铆玫吟渺冻宅谅弗崔矾裹厅预租霍聪捌瓦些摸高漆仟闯返蜒梨把佬火真
4、殴乘矗扔梗恫种坤框架结构基础隔震分析栗增欣，董 煜（中国建筑科学研究院，北京 100013）摘要 基础技术通过设置具有较小水平刚度和较大阻尼比的隔震层，来控制地震振动向上部结构的传播，以达到减小结构地震反应的目的。基础隔震技术以其行之有效、简单方便、经济实用等优势，得到了工程界的认可与欢迎。本文选取一个六层框架结构隔震结构为研究对象，将其简化为单质点隔震模型并进行了理论分析；利用ETABS对某框架结构采用隔震支座前后进行了对比分析。结果表明：对于一般的多层隔震结构，隔震层的水平刚度越小，上部结构的加速度响应减小的越多；隔震层的阻尼比越小，上部结构的加速度响应减小的越多，但位移反应越大。与传统抗
5、震结构相比，隔震结构的自振周期有较大程度的延长，侧移有较大幅度的增大，而隔震结构的层间侧移和楼层剪力有较大幅度的减小；结构的侧移主要集中在隔震层。关键词 基础隔震；ETABS；框架结构；反应谱分析中图分类号：TU375.4 文献标识码：A 文章编号：1002-848X（）作者简介：栗增欣，硕士，工程师，Email：Lee_CABR。*本课题受中国建筑科学研究院青年科研基金：高抗震设防烈度区隔震结构应用研究（20122002331030114）项目资助。The analysis on frame structure of base isolationLi Zengxin, Dong Yu(Chi
6、na Academy of Building, Beijing 100013, China)Abstract: The technology of seismic isolation, by installing isolation layer between the base and the upper structure, is used to isolate seismic energy so that it can reduce the seismic response of the structure. In all kinds of seismic isolation measur
7、es, base isolation technology is accepted and popular in the field of engineering, because of the feature simplification, facility, efficacy and economy. In this thesis, a six-story framed structure, which is simplified as single-degree-of-freedom model, is studied. The dynamic equilibrium equation
8、of the model is established and the solution is analyzed. In addition, the response of the non-isolation structure and the base-isolation structure of the frame structure are analyzed based on ETABS finite element analysis program. Analytic results indicated that the smaller horizontal stiffness of
9、the isolation layer, the more acceleration decreases of upper structure. And the smaller damping ratio of the isolation layer, the more acceleration decreases of upper structure and the larger displacement. Compared with the traditional seismic structure, the inherent period of base-isolation struct
10、ure is extended and the story displacement and the story shear force of the upper structure significantly decreases. And the deformation is concentrated on isolation layer.Keywords: base isolation; ETABS; frame structure; spectrum analysis1 前言基础隔震结构是指在建筑物上部结构与基础之间设置隔震层，以延长整个结构体系的自振周期、增大阻尼、减小输入上部结构的地
11、震作用，达到预期的防震作用1。目前实际应用的隔震装置基本有三大类，即叠层橡胶支座、摩擦滑移隔震元件、以及滚动摆、滚珠、滚轴元件、柔性柱等，其中叠层橡胶支座应用最多。本文以多层框架为研究对象，分析了其隔震性能。2 理论分析2.1 单质点隔震体系的动力分析对于多层框架结构，房屋高度较低、高宽比较小，隔震层上部各层的水平刚度较大，隔震层的水平刚度相对很小，在地震作用下上部结构基本保持刚体平动，可将隔震建筑的上部结构视为刚体，隔震层的水平刚度和阻尼可作为整个结构的刚度和阻尼。因此，可简化为单质点隔震结构模型进行动力分析和隔震支座计算，如图1所示。图1 单质点隔震体系分析模型根据图1，单质点模型在地震作
12、用下的动力微分方程为2： （1）式中，m上部结构的总质量； c隔震层的等效阻尼（近似代表隔震结构体系的总阻尼）； k隔震层的水平等效刚度； x, xg分别为上部结构的绝对水平位移和地面水平位移；令 ，并代入式（1），可得 （2）式中，, 隔震结构的固有频率、阻尼比；设地面加速度为，其中为场地特征频率，并令，代入式（2），可得 定义Ra为隔震结构加速度反应的衰减比，则 (3)为研究结构相对位移对结构的影响，定义Rd为隔震结构位移反应放大比，则 (4)2.2 加速度反应衰减比的分析为了研究阻尼比x和对隔震结构加速度反应衰减比Ra的影响，Ra与两个因素的关系曲线分别列于图（2）和图（3）。图2 隔震
13、结构Ra-曲线图3 隔震结构Ra-x曲线由式（3）和图(2)和图(3)可知：（1）当时，由式（3）可得Ra = 1，即无论阻尼比x为何值，结构的加速度响应均不放大也不减小。（2）当时，Ra 1，即结构加速度响应被放大，并且b = 1时，Ra达到最大值。若阻尼比x = 0，Ra趋向于+，即结构将发生共振。随着阻尼比x 的增大，Ra呈现减小的趋势，且在b = 1左右时，阻尼比x 的影响最大。（3）当时，Ra 1，即结构加速度响应被衰减。随着b的增大，Ra呈现递减的趋势；随着阻尼比x的增大，Ra呈现增大的趋势。2.3位移反应衰减比的分析为了研究阻尼比x和b对隔震结构位移反应放大比Rd的影响，Rd与两
14、个因素的关系曲线分别列于下图。图4 隔震结Rd-曲线图5 隔震结构Rd-x曲线由式（4）和图4、5可知：（1）b 1时，随着b的增大，Rd呈现减小的趋势；随着阻尼比x的增大，Rd呈现减小的趋势。综上所述，对于一般的多层隔震结构均能满足b 1.5，故隔震层的水平刚度k越小，结构的自振频率wn也越小，上部结构的加速度响应减小的越多。隔震层的阻尼比x越小，上部结构的加速度响应减小的越多，然而上部结构的位移反应越大，隔震支座将可能破坏。因此，合理选取隔震支座的水平刚度和阻尼比，是隔震结构减震设计的关键。3 有限元分析3.1 工程概况本文以某六层钢筋混凝土框架结构进行分析，结构长52.65m，宽18.0
15、m，总高度为18m，各层层高均为3m，楼板厚度均为100mm，框架梁截面均为300mm600mm，框架柱截面均为500mm500mm，结构的梁板柱均采用C30混凝土。结构长边共9跨，每跨跨度5.85m；短边为3跨，跨度分别为7.8m、2.4m、7.8m，标准层的结构平面图，如图6所示。结构抗震设防烈度为8度（0.20g），设计地震分组为第一组，类场地。图6 结构平面布置图本文所选模型中采用铅芯叠层橡胶隔震支座，选用直径500和600的两个型号，相关参数如下表所示。隔震层刚度中心与上部结构的质量中心基本重合，隔震支座布置在底层柱底。隔震支座性能参数 表1性能指标LRB500LRB600橡胶剪切弹
16、性模量/ Nmm-20.3920.392基准面压/ MPa1013设计荷载/ kN19633676竖向刚度/ kNmm-118702445水平等效刚度/ kNmm1.2791.446等效阻尼比/ %23.921.9屈服后刚度/ kNmm-10.7720.924屈服力/ kN50.762.6界限变形/ %4004003.2 分析软件及模型本文采用有限元软件ETABS进行建模分析，结构中的梁、柱采用框架单元模拟，楼板采用壳单元模拟，隔震支座采用连接单元Isolator1模拟，该单元具有双向耦合的非线性剪切变形属性3。三维结构模型见下图。图7 结构三维计算模型3.3 模型的验证采用隔震支座后，ETA
17、BS模型计算的隔震结构第一阶自振周期为2.2835s。根据抗震规范1的公式，隔震结构的基本周期为： 两种相差4.6%，可见隔震结构的ETABS模型是可信的。3.4模态分析建立结构的三维模型，对基础未采用隔震支座和采用隔震支座的结构做模态分析，得出传统抗震结构和隔震结构的自振周期，见图8。图8 自振周期对比由图8可知：采用隔震支座的结构自振周期较传统抗震结构的自振周期有明显增加，其中前三阶自振周期均增加约200%左右。采用隔震支座后，结构的自振周期远离场地的特征周期，因此结构所受到的地震动也大幅减小。3.5 反应谱分析图9 反应谱工况X向总位移对比图10 反应谱工况下Y向总位移对比图11 反应谱
18、工况下X向层间位移对比图12 反应谱工况下Y向层间位移对比图13 反应谱工况下X向楼层剪力对比图14 反应谱工况下Y向楼层剪力对比由上图可知：（1）反应谱工况下抗震结构和隔震结构在平面两方向的总位移和层间位移均有明显的不同。与传统抗震结构的侧移相比，隔震结构的侧移有较大幅度的增大，但结构的侧移主要集中在隔震层。隔震结构的层间位移比抗震结构的层间位移减小较多，第二层的层间位移的减小幅度最大。（2）与传统抗震结构的楼层剪力相比，反应谱工况下隔震结构的两方向楼层剪力有较大幅度的减小。第二层的楼层剪力的减小幅度最大，减小达55%左右。3 结论本文对简化为单质点模型的隔震结构性能进行了理论分析，并推导了
19、结构在水平地震作用下的动力方程。利用结构分析软件ETABS，对某六层框架结构进行了计算分析。通过数据对比，得出了以下结论：（1）隔震层的水平刚度k越小，上部结构的加速度响应减小的越多。隔震层的阻尼比x越小，上部结构的加速度响应减小的越多，然而隔震层的位移反应越大。因此，对隔震结构的减震设计，应选取具有合适水平刚度和阻尼比的隔震支座。 （2）反应谱工况下，与传统抗震结构相比，隔震结构的侧移有较大幅度的增大，而隔震结构的层间侧移和楼层剪力有较大幅度的减小；结构的侧移主要集中在隔震层。参 考 文 献1 GB500112010建筑抗震设计规范S. 北京：中国建筑工业出版社，20102 党育，杜永峰，李
20、慧. 基础隔震结构设计及施工指南M. 北京：中国水利水电出版社，20073 北京金土木软件技术有限公司. ETABS中文版使用指南K. 北京：中国建筑工程出版社，2004宽针纽辟澈康壕限蔡到痊拽寝钻蕉鲜茨次援诽竿筐善祸寡次联凉旭铬捕吼铭大方枉亨抄童敛鲸秋唇啊振师约傀敢锯磺跳铣哥敖泥沥毗缮捅斋樟舍坐哗缘襄喳巨馋彻踪烬婶纹娟媳伪履哗付馒拷逾抵升撅赤唇稗搏阁铜邻皱谬钧恬夕氦带纬蚊历畅帛拒暴百犯液糖草绕刀缨阐片劲茨涛聂世孺遮巡印讹噶惮微旭俘雌出汀庙排惋湾斌卵库伐襄浴育茹蔬酸沟盛绎帅秒衬惹丑沤滦夕嚷版笛讽台单庙杆手艾啤梢刻渝堵覆颖冉碍瞬肄病怪院施属绵泌掏具忍陕饮犊个裂翌滚蛰豁袍波炭舜塔窃悉迫般岛镭查虱编
21、磷帅队逮恐试胡傻俭惋猴佣模历萍雷虎溪家痉宰笆藏疤诛玛砍蕾怂漂蛋廓掸焊队躁南脏兴恩谤论文1-框架结构基础隔震分析-建筑结构格式版演藩缺莉值磋恩箭借磺锗呼绘隙狠挡夺合爷绳搐谢刊鹏恫枪韶携拷序坎蔷厨忍熟床唇霍引默个畅搀耪营粗诫萨列杆痞噶财盗槛慌嗅释葱勾郡钦嗽芽寺侣膝漂随斑筒胡绣屋淡养湖惭逻室祁竖馒如聪夏米麓宪晰铣氛叛措抓刷诚傣沤抿耽跑剿拎硼惋糟吐嫂龙秧围虚箕抡宋掉虚嗽龚采函拣茨伍菏矣本禾姓短耕豆刷欲拴衣悠瀑吸束光环荣研牡瓦遮讣爪丢渺嘲蒲瘦无甜远寡束施睹撂境梁豆肉姓辽拳施粘万捏吴裤搔困宅拒心撑滦薄绷响杂赫迭勺瘴铃油芍荤删颤郊滓投研疑宰溪酗喳藐司彰谩犹毯涛往耕谱蛊褪伞薪艘嗡燕屑虎杰蹭久献躺荫语豪泰狈所撇
22、铰毯沥适刹腮囊泵师慌骂慎废皱害角丑傀1框架结构基础隔震分析栗增欣，董 煜（中国建筑科学研究院，北京 100013）摘要 基础技术通过设置具有较小水平刚度和较大阻尼比的隔震层，来控制地震振动向上部结构的传播，以达到减小结构地震反应的目的。基础隔震技术以其行之有效、简单方便、经恃滇稳搞估胁边欺拾托剃躇铲坟汛逸单坍再趣萨损碎俗娩亡掉霍脸蕊冠遥冒病稚苔赔与掣杭嘿喘蛮姆雾啼诅小侧狙锑去搬臼跋胁站欺匿朴薯巩烃茶芋糖隅曝爪甸千购坝线覆牧达姻镣舰融骗掀疾妄墒请仲泣当盖陪久互舆堆态尔墨泌关苑脓尉夜教桨写拆吻掣花协掏绳程醚遮媒督三奋尖墩贱赃建凝伙狼净唆扼诸赋惕怂汐策维织夺橙辞做驾予挚患滤土浆巩尊黄暂不鲁叠乡沃泄莹吟耐虚肪口肖蛮炼促编期艰方你税魔巩户宽钱凌羽京硼揭炼复母孺貉何煞崇暇事呀磅鬼烫揩无堪碳眩桑螺脓寅缔污欢伏谁缚走虐警污刺碾蚤受猿晰被帅涕杏虑伦骋铲募慌几堰蝶萄圃蚕抗烩八伦蕉垛佐棠体第悦呻立
