• 谈谈地震作用下相邻结构的碰撞反应及制约-本科生毕业论文

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论文导读:

摘要:现代城市中,由于人口密集且土地有限,建筑物建造的越来越密集,这就导致相邻建筑结构之间的间距过小。或者由于建筑造型或者使用功能的要求,许多高层建筑都设计成由多个子结构组成的主-从结构。在地震作用下,相邻建筑结构之间可能会发生碰撞。对相邻结构碰撞响应以及防碰撞措施的研究,在土木工程结构的地震防护中有十分重要的现实意义。本文综合理论分析、数值模拟等手段,开展了以下几方面的研究工作:(1)基于Hertz理论推导出了新的Hertzdamp碰撞分析模型,对该模型中的阻尼常数的表达式进行了修正,通过数值验证得出该模型能够更加精确的模拟碰撞反应。然后对近断层地震作用下隔震建筑与相邻结构相碰撞的动态响应特性进行了研究,对比分析了隔震建筑与限位装置、与相邻非隔震结构以及与相邻隔震结构相碰撞时的响应特性。结果表明碰撞时基础隔震仍然能减轻上部结构的地震响应,在碰撞时加速度的敏感性大于层间位移的敏感性,并通过对比分析得出隔震建筑与两边结构相碰撞的次数要明显大于仅与一边结构相碰撞的次数。(2)对地震作用下连接相邻结构的Kelvin型粘弹性阻尼器优化参数理论表达式的适用性作了详细的研究。共有两种减震控制目标,使主结构的平均相对振动能量最小和使两相邻结构的总平均相对振动能量最小。采用虚拟激励法,详细分析了结构模态阻尼比和场地条件的变化对粘弹性阻尼器优化参数的影响。结构模态阻尼比的变化对粘弹性阻尼器的优化参数取值影响不大,当两结构的阻尼比相同或者不同时,优化参数值都与理论值非常一致。不同场地条件下粘弹性阻尼器的优化参数值均与理论值吻合良好,更进一步的验证了基于两结构的第一阶自振频率和总质量来得到粘弹性阻尼器优化参数的正确性。(3)采用两步法优化设计方法,对地震作用下连接两相邻结构的粘弹性阻尼器的优化布置问题进行了研究。得出当两结构间布置的粘弹性阻尼器数目越多时,粘弹性阻尼器最优布置与最不利布置时的控制效果相差越小。应避免仅布置1个粘弹性阻尼器的情况;当布置多个粘弹性阻尼器时,宜在结构的顶部和下部分布布置;当粘弹性阻尼器数量更多时,优化布置的必要性变得很小,可直接根据实际工程要求来进行布置。通过更进一步的研究表明,粘弹性阻尼器数目的优化对控制效果影响很小,重点在于对确定数目的粘弹性阻尼器的布置位置的优化。(4)对近断层地震作用下连接相邻结构的非线性滞回阻尼器的性能进行了研究。采用Bouc-Wen模型模拟结构的滞回特性,并采用常规地震波(底波)与模拟近断层特性的等效速度脉冲进行叠加生成近断层地震波。采用参数化研究得到了非线性滞回阻尼器最优的屈服力和屈服位移,然后对非线性滞回阻尼器的控制效果进行了评价。数值分析结果表明,在加速度峰值相同的不同近断层地震波激励下,非线性滞回阻尼器的最优的屈服力和屈服位移相差不大;安装滞回阻尼器能大大减小近断层地震作用下相邻结构的振动总能量。 关键词:相邻结构 碰撞响应 粘弹性阻尼器 优化布置 近断层地震
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  • 摘要4-6
  • Abstract6-10
  • 1 绪论10-25
  • 1.1 概述10
  • 1.2 相邻结构碰撞响应分析与振动控制的研究现状10-22
  • 1.3 本文的主要研究内容22-25
  • 2 相邻结构的碰撞研究25-40
  • 2.1 引言25-26
  • 2.2 碰撞分析模型26-29
  • 2.3 对阻尼常数的修正29-34
  • 2.4 相邻结构的碰撞分析34-39
  • 2.5 本章小结39-40
  • 3 相邻多自由度结构间粘弹性阻尼器的优化参数研究40-64
  • 3.1 引言40-41
  • 3.2 相邻结构计算模型与运动方程41-44
  • 3.3 粘弹性阻尼器的优化参数表达式44-46
  • 3.4 数值算例与分析46-63
  • 3.5 本章小结63-64
  • 4 相邻结构间粘弹性阻尼器的优化布置研究64-88
  • 4.1 引言64
  • 4.2 优化问题描述64-65
  • 4.3 粘弹性阻尼器的优化布置65-75
  • 4.4 粘弹性阻尼器的性能研究75-86
  • 4.5 本章小结86-88
  • 5 滞回阻尼器连接相邻结构的控制性能研究88-101
  • 5.1 引言88
  • 5.2 相邻结构模型88-91
  • 5.3 近断层地震波的合成91-94
  • 5.4 数值算例与分析94-100
  • 5.5 本章小结100-101
  • 6 结论与展望101-103
  • 6.1 全文结论101-102
  • 6.2 未来工作展望102-103
  • 致谢103-105
  • 参考文献105-115
  • 附录1 攻读博士学位期间发表的论文115-116
  • 附录2 攻读博士学位期间参与的科研项目116