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大底盤隔震結(jié)構(gòu)在巨震作用下的碰撞響應(yīng)分析

發(fā)布時(shí)間:2020-11-11 04:20
   地震是一種突發(fā)性的自然災(zāi)害,具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和高度的不確定性,地震發(fā)生后,極震區(qū)及其周邊區(qū)域的實(shí)際地震烈度往往比設(shè)防烈度大很多,而且有些現(xiàn)有建筑之間的防震縫寬度太小,即使采用了隔震技術(shù),在地震作用下仍可能發(fā)生碰撞,將會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡,因此有必要對(duì)隔震結(jié)構(gòu)在極罕遇地震(即巨震)作用下的碰撞進(jìn)行分析。本文以SAP2000有限元分析軟件為計(jì)算工具,進(jìn)行了以下研究工作:首先,介紹了國內(nèi)外碰撞問題的研究現(xiàn)狀,總結(jié)了結(jié)構(gòu)碰撞研究的主要內(nèi)容,在此基礎(chǔ)上說明進(jìn)行大底盤隔震結(jié)構(gòu)在巨震下碰撞響應(yīng)的研究的必要性。其次,通過插值法得到不同烈度下的巨震峰值加速度,介紹4種地震動(dòng)調(diào)幅方法和兩種碰撞理論研究方法——恢復(fù)系數(shù)法和接觸單元法,并圍繞其展開了詳細(xì)描述和比較。然后,在以上理論基礎(chǔ)上建立可用于碰撞分析的有限元模型,先是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔震設(shè)計(jì),使之滿足規(guī)范相關(guān)隔震要求,再在滿足要求的隔震模型基礎(chǔ)上定義塑性鉸來模擬材料的非線性,布置接觸單元模擬碰撞單元。最后,根據(jù)建立好的有限元模型,分別分析巨震不考慮碰撞、巨震考慮碰撞和罕遇考慮碰撞三種情形,通過比較和分析碰撞力、加速度和位移等指標(biāo),可以得出結(jié)論,峰值碰撞力與地震動(dòng)峰值加速度沒有直接關(guān)系,但是相鄰結(jié)構(gòu)間的最大相對(duì)位移差是峰值碰撞力形成的一個(gè)關(guān)鍵因素;加速度放大作用僅發(fā)生在碰撞層,對(duì)其他樓層的加速度峰值影響比較微弱;碰撞對(duì)左右兩側(cè)結(jié)構(gòu)的正向峰值位移響應(yīng)起到的作用是相反的,而對(duì)負(fù)向峰值位移響應(yīng)均起到了放大作用,總體而言,碰撞時(shí)較柔的結(jié)構(gòu)在碰撞方向上受到的作用較大。
【學(xué)位單位】:華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位年份】:2019
【中圖分類】:TU352.12
【部分圖文】:

恢復(fù)系數(shù),能量損耗,碰撞過程,物體


撞問題的理論分析方法普遍運(yùn)用的碰撞問題的理論分析方法有兩種,第一種是恢復(fù)系力學(xué)方法,第二種是接觸單元法。復(fù)系數(shù)法系數(shù)法是基于動(dòng)量和能量守恒定理的經(jīng)典碰撞力學(xué)方法,有以方向上符合動(dòng)量守恒。(2)忽略由碰撞瞬間引起的能量變化變形及摩擦作用,符合能量守恒。(3)物體的碰撞作用是瞬間只考慮兩結(jié)構(gòu)碰撞前后狀態(tài)。兩物體的質(zhì)量分別1m 和2m , 碰撞前后的速度分別為1v 和v分別為2v 和'2v ,碰撞前后的狀態(tài)如圖 2-1 所示

示意圖,線彈性模型,碰撞力,示意圖


如圖2-2 所示。當(dāng)兩結(jié)構(gòu)的相對(duì)位移大于其初始間距時(shí),彈簧才會(huì)發(fā)揮作用,產(chǎn)生碰撞力;當(dāng)兩結(jié)構(gòu)間的相對(duì)位移小于其初始間距時(shí),彈簧不發(fā)揮作用,碰撞力為 0,即此彈簧在碰撞發(fā)生時(shí)置入,脫離時(shí)撤除。結(jié)構(gòu)在碰撞的碰撞力可以表示為:

曲線,碰撞力,相對(duì)位移,剛度


中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文 c l 1 2 p 1 2 pc 1 2 p; 00; 0F k u u g u u gF u u g (2碰撞所產(chǎn)生的碰撞力;線性彈簧剛度,即碰撞剛度;構(gòu)間的相對(duì)位移;結(jié)構(gòu)間初始間距。的碰撞力-相對(duì)位移關(guān)系曲線如圖 2-3 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào):2878736

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