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资源描述
摘要几十年来,采用基础隔离技术减小建筑物因地震引起结构破坏方面的研究 已取得显著的成功,然而仍有必要深入研究和发展这项技术,使可改进保护建 筑结构和内部设施的方法,以便更有效地抵抗地震灾害。 本文旨在研究将橡胶和弹簧组合成一个装置后,对结构可起的隔震效果。 研究工作以实际工程为背景,采用了一个比例为1 :4 的三层钢结构模型,装置 弹簧一橡胶( S R ) 隔离器后在M T S 公司生产的振动台上进行了试验,应用电脑控 制系统确定了钢模在有无S R 隔离器时的动力参数,得到了固有频率,减震比 率,振型种类和结构性质,即质量,刚度和减震矩阵等。为了掌握基础隔离系 统的功效和地面地震运动的影响,模型在有、无隔离系统情况下,在四种不同 强度的地面运动下分别进行了振动台试验和数值分析,它们( 模拟的) 是E l - C e n t r 0 1 9 4 0 年地震,美国S p i t a k l 9 8 8 年地震,上海人T ( 模拟) 地震和日本神 户1 9 9 5 年地震。通过研究得到了以下结论:1 振动台试验和数值分析结果表明,由S R 支座提供的对地震( 强度) 输入量 的隔离效果与地震运动的类型有很强的相关性。2 对基础固定的模型与装有S R 隔离器的模型的试验结果进行了比较,对比表 明,装有S R 隔离系统的模型的响应较基础固定模型的响应有所削弱,由 此证实了装有隔离系统的模型能够抵抗高强度地震,并有良好的性能。3 安装s R 隔离系统后,对各种地面运动,( 模型) 所有层面的最大加速度值都 显著降低,但其相对位移在很大程度上依赖于地震激励的种类。试验表 明在经受( 模拟) 1 9 9 5 年神户地震作用时,其响应( 较没有隔离器情况 下) 有所改善;而在经受( 模拟) E lC e n t r o 地震作用时,效果最为理想。4 经S R 隔离后,模型的最大加速度、位移、层间相对移动、基础所受到的 剪力以及倾覆弯矩都显著降低,并且由加速度引起的振动振幅和层间相 对移动都比不安装S R 隔离器时削减得快,但对抵抗上海人工( 模拟) 地震效果则不明显。研究表明,这种隔离系统能增加结构的安全性,有助于在经受地震袭击时保证人员的生命安全。US u m m a r yF o raf e wd e c a d e s ,t h eu s eo ft h eb a s ei s o l a t i o nt e c h n i q u eh a sa c h i e v e ds i m a i f i c a n ts n c c e s si nr e d u c i n gt h es t r u c t u r a ld a m a g et ob u i l d i n g sf r o me a r t h q u a k e a t t a c k s D e s p i t et h eo v e r a l le f f c c t i v e n e s so fb a s ei s o l a t o r s f u r t h e rs t u d ya n d d e v e l o p m e n ta r er e q u i r e df o ri m p r o v i n gt h em e a no fp r o t e c t i n gs t r u c t u r e sa n dt h e i r c o n t e n t sa g a i n s te a r t h q u a k e s O nb a c k g r o u n do ft h ep r a c t i c a le n g i n e e r i n g , ao n e f o u rt h r e es t o r ys t e e lm o d e l w a Su s e d 1 1 1 es e i s m i cc h a r a c t e r i s t i c so fat h r e e s t o r e ys t e e lm o d e li s o l a t e dw i t hS p d n g R u b b e rf S R lI s o l a t o r sh a v eb e e ns t u d i e du s i n gas h a k et a b l e S h a k i n gt a b l eo f h r r SC o r p o r a t i o n w i t hc o m p u t e rc o n t r o ls y s t e mw e r eu s e dt oi d e n t i f yd y n a m i c p a r a m e t e r so ft h eS t e e lm o d e lw i t ha n dw i t h o u tS Rb e a t i n g s T h en a t u r a lf r e q u e n c i e s d a m p i n gr a t i o sa n dm o d es h a p e sa sw e l la ss t r u c t u r a lp r o p e r t i e s ,n a m e l y ,t h em a s s , s t i f f n e s sa n dd a m p i n gm a t r i c e s ,w e r eo b t a i n e d I no r d e rt oe v a l u a t et h ee f f i c i e n c yo f t h eb a s ei s o l a t i o ns y s t e ma n dt h ee f f e c to fe a n h q u a k eg r o u n dm o t i o n s ,b o t hn u m e r i c a la n a l y s i sa n ds h a k et a b l et e s t i n go ft h em o d e lw i t ha n dw i 山o u tt h ei s o l a t i o ns y s t e m w e r ec a r r i e do u tu n d e rf o u rd i f f e r e n ts t r o n gg r o u n dm o t i o n s n a m e l yE t C e n t r e1 9 4 0 S p i t a k ( A r m e n i a ) 1 9 8 8 ,S h a n g h a ia r t i f i c i a lw a v ea n dK o b e1 9 9 5e a r t h q u a k e s 1 I tw a sf o u n d ,f r o mb o t hn u m e r i c a la n a l y s i sa n ds h a k et a b l et e s t i n g 。t h a tt h e i s o l a t i o ne f c t i v e n e s so f e r e db yt h eS Rb e a r i n g st oe a r t h q u a k ei n p u t si ss t r o n g l yd e p e n d e n to nt h et y p eo fe a r t h q u a k em o t i o n 2 T e s tr e s u l t so ff i x e d b a s em o d e la n dt h eS Ri s o l a t o rm o d e lw e r ec o m p a r e dt o C O N f i I T nt h ee f f e c t so fI s o l a t o rs y s t e m r n l ec o m p a r i s o ns h o w e dt h a tt h er e s p o n s eo ft h em o d e lw i t hi s o l a t e ds y s t e mr e d u c e dt h a nt h er e s p o n s e so f f i x e d b a s em o d e la n dd a m p i n gi n c r e a s e dd u et oS Ri s o l a t o r s n er e s u l t s c o n f i r m e dt h a tm o d e lw i t hI s p l a t e ds y s t e mc a nw i t h s t a n da n db e h a v ew e l l u n d e rh i g hi n t e n s i t ye a r t h q u a k e s 3 T h em a x i m u ma c c e l e r a t i o nf o ra l lf l o o r sw a ss i g n i f i c a n t l yr e d u c e dw i t ht h ea d d i t i o no faS Ri s o l a t i o ns y s t e m ,r e g a r d l e s so fg r o u n dm o t i o ni n p u t H o w e v e i , t h er e l a t i v ed i s p l a c e m e n t so ft h eS Ri s o l a t e dm o d e la r es t r o n g l yd e p e n d e n to nt h et y p eo fe a r t h q u a k ee x c i t a t i o n T h es e i s m i cr e s p o n s e so ft h ei s o l a t e dm o d e l w e r ei m p r o v e dw h e ns u b i c o t e dt ot h eK o b e1 9 9 5e a r t h q u a k e s ,w i t hb e s t r e s u l t so b t a i n e dw h e nE lC e n t r oe a r t h q u a k ew a sa p p l i e d 4 T h em a x i m u ma c c e l e r a t i o n s ,d i s p l a c e m e n t s ,i n t e r - s t o r e yd r i f t sa n db a s es h e a rf o r c ea sw e l la so v e r t u r n i n gm o m e n tf o r t h eS Ri s o l a t e dm o d e lw e r es i g n i f i c a n t l yr e d u c e d 。a n dt h ev i b r a t i o na m p l i t u d eo ft h ea c c e l e r a t i o n s ,a n di n t e r s t o r e yd r i f td e c r e a s e dm u c hm o r eq u i c k l yw i t ht i m et h a nt h o s ew i t h o u t S Rb e
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