摘 要

本文利用Midas gen有限元分析软件建立了6层，10层，20层隔震结构模型，并将20条脉冲型近场地震动作为输入地震动分别输入到三种隔震结构中观察地震动参数中的峰值加速度（PGA），脉冲周期（）参数对结构动力响应参数中的顶层相对位移，顶层绝对加速度和最大层间位移角的影响，观察三种隔震结构在脉冲型近场地震动下的表现情况如何。结果表明，上述三种隔震结构在脉冲型近场地震动下具有较好的抗震表现；同时随着峰值加速度（PGA）的增大，三种隔震结构的顶层相对位移，顶层绝对加速度和最大层间位移角都明显增大；而随着脉冲周期（）的变化，三种隔震结构的动力响应参数变化规律表现出一定的差异：其中6层隔震结构在脉冲周期小于结构的第一自振周期时，参数值随脉冲周期增大而增大，大于结构第一自振周期时随脉冲周期的增大而减小，变化趋势呈抛物线趋势；而在10层和20层隔震结构中，动力响应参数值随着脉冲周期的增大而逐渐增大，并在脉冲周期数值接近结构第一自振周期以后增大趋势变缓；呈现对数增长趋势。

关键词：隔震结构，动力响应，脉冲周期，峰值加速度

abstract

In this paper, six-layer, 10-storey, 20-story seismic isolation model is established by Midas gen finite element analysis software.Peak acceleration (PGA) and the pulse period () parameters in the ground motion parameters were observed in the three seismic i-solation structures, and the relative displacement of the top-level , the absolute accelerati-on of the top layer and the maximum interlayer displacement angle in the structural dyn-amic response parameters was measured by using 20 pulsed near-field earthquakes as in-put ground motions and observing how the three types of isolated structures behave unde-r the pulsed near-field ground motion. The results show that the three kinds of isolated structures have good seismic performance under pulsed near-field ground motion. At the same time, with the increase of peak acceleration (PGA), the relative displacement of the top layer of the three kinds of isolated structures, the absolute acceleration of the top l-ayer and the maximum interlayer displacement angle are obviously increased. With the c-hange of the pulse period (), the dynamic response parameters of the three kinds of isolated structures show a certain difference: When the pulse period is smaller than the fir-st self-oscillation period of the structure, the parameter value increases with the pulse pe-riod, which is larger than that of the first self-oscillation period, and decreases with the increase of the pulse period Parabolic trend. In the 10-story and 20-layer isolation struct-ures, the dynamic response parameter increases with the pulse period and increases slowly after the pulse period is close to the first self-oscillation period of the structure.growth trend.

Key words:Isolated structure,Dynamic response,Pulse cycle,Peak acceleration

目录

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究背景 2

1.3研究目的及意义 3

第二章 隔震结构模型及采用的地震动记录 4

2.1隔震结构设计流程 4

2.2结构模型 4

2.3近场脉冲地震波 5

2.4脉冲型近场地震动反应谱 11

第三章 隔震结构地震响应分析 13

3.1脉冲型近场地震动对隔震结构各层动力响应的影响 13

3.2峰值加速度的影响 19

3.3脉冲周期的影响 23

第四章 总结与展望 31

4.1总结 31

4.2展望 32

4.2.1进一步完善抗震规范 32

4.2.2P －Δ效应 32

4.2.3近场竖向地震动 32

第五章 致谢 34

参考文献 36

第一章 绪论

1.1研究背景

近几十年来发生的许多大地震，如1995年的Kobe地震（），1999年的Kocaeli地震（），1999年的集集地震（），2008年的汶川地震等，对断层附近的建筑物都造成了十分严重的破坏。究其原因，这些地震具体表现出了明显的速度脉冲并且伴随着上下盘效应、显著的竖向地震动以及永久地地面位移，这些性质均有可能增加近场的建筑结构的动力响应并且加重震害^[1,2]。近几十年来，国内外的学者对近场地震动的特性做了大量的研究调查并且在近场脉冲型地震动对工程结构方面的影响也做了深入的研究，主要围绕以下几个方面：（1）脉冲型近场地震动与一般远场地震对结构动力响应的比较。（2）楼层剪力和位移分布模式的比较。（3）隔震与消能减震措施研究。（4）结构加固方法研究。（5）表征近断层脉冲型地震动潜在破坏势参数的研究。（6）计算方法适用性的研究。（7）pushover方法适用性的研究^[3]。通过整理汇总这些方面的研究，我们可以总结出与一般的远场地震动相比，脉冲型近场地震动会造成结构更大的位移和速度的响应，会对结构有更大的破坏作用，即使在加速度反应谱一致的情况下，结构动力响应参数也会有较大的不同，这些结论并不是通过传统的传统的经验公式得到的，而是通过时程分析获得的。

传统抗震设计抵抗地震作用主要是利用结构构件的塑性变形能力和材料本身所具有的强度，隔震结构则是通过将上部结构和地面隔离开来从而降低地震对上部结构的影响，使建筑物在地震时只产生很小的振动，在保证不会导致结构的破坏的同时也同样保证了建筑物中重要的设备、仪器仪表的正常运行。在建筑物的隔震中，目前使用较多的并且比较成熟的是基础隔震技术。常用的隔震装置可以分为多层橡胶支座系列和各种阻尼器系列两个大类。多层橡胶支座隔震装置有着非常大的垂直刚度，这是因为他要支撑着建筑物的全部重量，并且其安装位置是在建筑物的基础和上部结构之间。当遭遇大变形的情况时由于多层橡胶支座具有足够的变形能力，仍可以在这种条件下支撑建筑物的重量。由于橡胶在卸荷后具有恢复原状的性质，故在经历变形后，仍可借自身恢复力使建筑物恢复到原来的位置。目前开发应用并且在技术上比较成熟的橡胶支座有三种：（1）标准叠层橡胶支座，由薄橡胶片与薄钢板隔层重叠、加热加压而成。（2）加铅芯的叠层橡胶支座，铅芯在地震时既可以吸收地震能量，又可以约束建筑物的变形，使建筑物返回原来位置，（3）高阻尼叠层橡胶支座，这样的橡胶支座既可以保持垂直方向刚度大、变形小的特点，又具有减小结构整体变形、吸收地震能量的作用^[4]。