应用滑动隔震系统的建筑抗震性能分析（论文）.pdf

·6 · 基底隔震也被称为隔震系统，是对在地面震动的条件下 将建筑的上部结构与其基础或者地下结构充分地分离并且同 时保证上部结构或非结构构件维持竖立的所有设备的统称。 抗震技术的主要目的在于减弱建筑上部结构在地震作用下的 地震反应，因此降低由基础传至上部结构的地面激励作用是 抗震技术的其中一个方向之一。一般情况下，为了减弱建筑 上部结构在地震中的地震反应需要使上部结构具有比较高的 柔性，但这往往会造成结构构件变形过大或破坏。对于低矮 或多层建筑，可以通过加设基底隔震系统使其在基础或地下 结构部分实现高柔性。 1 现有研究的分析总结 各种隔震系统的特点不同，在以往的研究中出现的主要有 LRB, NZ, P-F, R-FBI, EDF, SR-F 等系统。这些不同的隔震系统 有着共同的目的，一是将结构的自振频率降低至地震作用中 的高能频段以下，二是提供地震能的消散路径并且降低由基 础传至上部结构的地震加速度。滑动隔震系统的显著优点是 对于地震输入的频率构成不敏感，对于广域范围的地震频率 均有有效的隔震作用。此外，纯摩擦滑动隔震系统在地震作 用下传递至上部的地震力不会超过其最大极限摩擦力。在现 有的性能分析中，隔震单元的摩擦系数和隔震单元以及上部 结构的刚度（自振周期）对于隔震性能的影响要高于阻尼比 和质量比。隔震单元分布的均匀程度和上部结构的对称程度 亦会对隔震性能产生影响。对于典型的较低矮，质量大的核 电站类建筑，可很好地利用隔震系统进行优化设计，不仅能 保证结构安全，且可一定程度上降低造价。在核电站建筑的 隔震设计中，对于研究保护次要结构（例如吊车梁、管道系统）、 竖向隔震、扭转效应等同样也非常重要。 2 研究对象及方法 2.1 r ã 日本福岛核电站 5号机由地下 1层，地上 5层混凝土结构 和顶部钢结构组成。基本尺寸中 1~5层为 47 m（NS） × 47 m （EW）；6~7 层为47 m（NS） × 35.2 m（EW）；地下室 47 m （NS） × 57.4 m（EW）；结构总高度 62.11 m；结构出地面高度 ： 46.05 m。 2.2 Óe(Ñ 通用有限元软件 ANSYS LS-DYNA ，计算模型中通过定 义具有一定刚度和阻尼的 link单元来表示隔震单元的刚度和 阻尼系数的模拟，如定义某 link单元 ： 1 iso 1 == 0.059 6% 22 βω α ξ ω +≈ == 1.0 4 EA Ke L kN/m 3 分析结果以及讨论 3.1 !NOñ¶OñÒ´ 地震输入为 EI Centro 1940 地震波，隔震支座水平方向 K= 1.0E 4 kN/m ，μ=0.02 ，ζ=0.06 ，固定基底支座结构的各层观测 点绝对位移时程曲线和设置单层水平滑动隔震支座结构的各 层观测点绝对位移时程曲线可以对比看出滑动隔震支座减少 了结构的地震反应，层间位移。动力放大系数（ DAF）由固 定基底支座的 3.39降为 1.12说明结构的最大地震反应加速度 可以至少降低 1倍，该算例中滑动支座在滑动面产生的最大相 对位移大约为 0.08 m。 3.2 ÿ Ÿ Y+gÓe 由不同的滑动摩擦系数对应的 x 向屋面层观测点层间位移 时程曲线和不同的滑动摩擦系数对应的 x 向基底层相对位移时 程曲线可知，一般情况下，滑动摩擦系数越大，层间位移和 上部结构的地震反应加速度呈增大趋势，但是当隔震系统的 刚度比较大时此趋势为相反方向，即较大的滑动摩擦系数可 以降低上部结构的地震反应。当摩擦系数增大至一定量之后， 地震反应趋于稳定不再跟随摩擦系数变化而变化，但是摩擦 系数越大，滑动隔震系统产生的震后基底残余位移越大。滑 动摩擦系数的增大同样会对起重机及管道系统等次要结构产 生不利影响但是相对较大的摩擦系数可以比较好的控制结构 ［摘 要］ ?/件? t????r??? ，???"免NO?? f??保?0?N f??保?)大 t ? ，?y?? 。YN? \ ，免