南京航空航天大学硕士学位论文基于最不利地震动的并联隔震结构隔震层位移反应谱姓名：赵雯申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：吴强20080301南京航空航天大学硕士学位论文 i摘 要 并联基础隔震是将橡胶垫支座和摩擦滑移支座并联使用的一种隔震技术，通过合理的参数选择，可以充分发挥两种传统隔震技术的优点，但并联隔震结构尚未形成简化设计方法。本文通过对并联隔震结构在最不利地震动下的隔震层位移反应谱的研究，为并联隔震结构的设计提供参考。 本文比较了并联隔震结构的几种简化模型，结果表明双质点模型的分析精度较高，分析了并联隔震结构的地震反应特征，并验证了最不利地震动对并联隔震结构的适用性。 从双质点模型的运动微分方程出发，指出影响隔震层位移的主要参数分别是隔震层的等效阻尼比eq，屈重比、屈服剪力系数，而上部结构与隔震层的质量比对隔震层位移的影响很小。基于最不利地震动对并联隔震结构进行了参数分析，分析表明，隔震层位移随隔震层阻尼比b增加而减小；对短周期结构，对隔震层位移影响很小， 对中长周期结构， 隔震层位移随的增大而减小；隔震层位移随增大而减小。给出了参数的优化取值。 将并联隔震结构划分为短周期结构、中周期结构和长周期结构，输入不同场地土的最不利地震动，给出了隔震层阻尼比b为0.05时的隔震层位移反应谱，考虑并联隔震结构阻尼比的变化，给出0.050.25之间任意b下隔震层位移反应谱的调整公式。并进行误差分析，验证了阻尼比简化调整的可行性，从而只需查表并套用阻尼比的简化公式，就可以计算出并联隔震结构最不利地震动下的隔震层位移。 关键词关键词：并联基础隔震，最不利地震动，隔震层位移反应谱，时程分析，阻尼比 基于最不利地震动的并联隔震结构隔震层位移反应谱 iiAbstract Parallel isolation is a kind of isolation technology with the rubber bearings and sliding isolation bearings working together. On rational parameter, it takes full advantages of the two traditional base-isolation systems. This paper researches the isolated layer displacement response spectrum which is helpful for parallel isolation structure design. Three simplified models are compared, the results indicate that the 2-mass model has higher analysis precision than single-mass model. Then the seismic response characteristics of parallel isolation structure are studied, and the applicability of the severest ground motions for parallel isolation structure is verified. Main parameters for isolated layer displacement are extracted from the differential equations of the 2-mass model. They are equivalent damping ratioeq, the ratio of yielding stiffness and weight, and yielding shear coefficient. Mass ratio of superstructure and isolated layer has little influence for isolated layer displacement. Main parameters are analyzed based on the severest ground motions, and the analysis instates that the isolated layer displacement decreases with eqand increase, so does it forin middle- period and long-period structure, while in short-period structure, has little influence for isolated layer displacement. Then the optimal parameters are given. Parallel isolation structure is divided into short-period structure, middle- period structure and long-period structure and its isolated layer displacement spectrums on the severest ground motions are gained when damping ratio equals to 0.05. Considered variation damping ratio, the adjusting formulas of isolated layer displacement spectrums are put forth for other eqwhich is in 0.050.20, and its feasibility is verified by error analysis. So, the isolated layer displacement can be estimated easily with looking up table and adjusting formulas. Key Words: parallel base isolation, the severest ground motions, the isolated layer displacement response spectrum, time history analysis, damping ratio 基于最不利地震动的并联隔震结构隔震层位移反应谱 vi图表清单 图 1.1 隔震体系示意图. 1 图 1.2 夹层橡胶支座示意图. 2 图 1.3 摩擦滑移隔震支座示意图. 3 图 1.4 并联复合隔震体系. 4 图 1.5 串联复合隔震体系. 4 图 1.6 新西兰博物馆平面图. 9 图 2.1 并联隔震多质点模型. 15 图 2.2 并联隔震双质点模型. 15 图 2.3 并联隔震单质点模型. 15 图 2.4 串联多质点隔震结构的振型等效分解. 17 图 2.5 多质点模型下层间剪力楼层分布图. 20 图 2.6 多质点模型下层间位移楼层分布图. 20 图 2.7 7 度区 I 类场地两质点体系地震反应 . 21 图 2.8 7 度区 II 类场地两质点体系地震反应 . 22 图 2.9 7 度区 III 类场地两质点体系地震反应 . 22 图 2.10 7 度区 IV 类场地两质点体系地震反应 . 22 图 3.1 双线性隔震系统滞回曲线. 32 图 3.2 叠层橡胶垫支座. 32 图 3.3 并联隔震结构隔震层滞回曲线. 33 图 3.4 一类土短周期结构隔震层残余位移随变化的关系 . 34 图 3.5 一类场地土中长周期结构隔震层残余位移随变化的关系 . 34 图 3.6 一类场地土最不利地震动条件下结构隔震层位移随变化的关系图. 35 图 3.7 四类场地土中长周期结构隔震层残余位移随变化的关系图 . 35 图 3.8 四类场地土中长周期结构隔震层位移随变化的关系图 . 35 图 3.9 四类场地土短周期结构隔震层残余位移随变化的关系图 . 36 图 3.10 四类场地土短周期结构隔震层位移随变化的关系图 . 36 南京航空航天大学硕士学位论文 vii图 3.11 一类场地土结构隔震层残余位移随变化的关系图 . 37 图 3.12 一类场地土结构隔震层位移随变化的关系图 . 37 图 3.13 四类场地土中长周期结构隔震层位移随变化的关系图 . 37 图 3.14 四类场地土中长周期结构隔震层残余位移随变化的关系图 . 38 图 3.15 四类场地土短周期结构隔震层残余位移随变化的关系图 . 38 图 3.16 四类场地土短周期结构隔震层位移随变化的关系图 . 38 图 3.17 随隔震层阻尼比变化的隔震层位移反应谱 . 39 图 3.18 随隔震层阻尼比变化的隔震层残余位移反应谱 . 39 图 3.19 随隔震层阻尼比变化的隔震层剪力反应谱 . 40 图 3.20 隔震层残余位移与的关系图 . 42 图 3.21 层间剪力与变化关系图 . 43 图 3.22 隔震层残余位移与隔震层阻尼比关系图 . 43 图 3.23 结构各层层间位移与隔震层阻尼比关系图 . 44 图 3.24 结构各层层间剪力与隔震层阻尼比关系图 . 44 图 3.25 各层层间剪力与屈服剪力系数的关系 . 45 图 3.26 隔震层残余位移与屈服剪