基础隔震结构在近断层水平-竖向地震联合作用下的动力响应.pdf

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1、第３４卷第３期土木工程与管理学报Ｖｏｌ.３４Ｎｏ.３２０１７年５月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔＭａｙ２０１７基础隔震结构在近断层水平–竖向地震联合作用下的动力响应朱宏平ꎬ张子翔ꎬ周方圆(华中科技大学土木工程与力学学院ꎬ湖北武汉４３００７４)摘要:隔震结构在中远场常规地震作用下表现良好ꎬ而在近断层地震作用下ꎬ其隔震效果可能有所降低ꎮ一方面ꎬ由于近断层地震水平分量富含长周期速度脉冲ꎬ隔震支座可能发生较大水平位移ꎻ另一方面ꎬ近断层地震竖向加速度峰值较大ꎬ会导致隔震支座竖向力发生较大变化ꎬ使其水平刚度有所降低ꎬ严重时发生屈曲失稳ꎬ或者

2、受拉破坏ꎮ考虑到隔震结构是由隔震支座和上部结构串联而成ꎬ隔震支座的动力响应和破坏模式将直接影响上部结构动力响应ꎬ所以ꎬ本文在ＡＢＡＱＵＳ软件中建立隔震结构非线性有限元模型ꎬ使用Ｋｏｈ￣Ｋｅｌｌｙ力学模型考虑隔震支座水平和竖向力学性能的相互耦合ꎬ进行隔震结构在近断层水平–竖向地震联合作用下的动力响应分析ꎬ评估不同隔震层参数对隔震结构动力响应的影响ꎮ关键词:基础隔震ꎻ铅芯橡胶支座ꎻ近断层地震动ꎻＫｏｈ￣Ｋｅｌｌｙ力学模型＋中图分类号:ＴＵ３５２.１２文献标识码:Ａ文章编号:２０９５￣０９８５(２０１７)０３￣０００１￣０７ＳｅｉｓｍｉｃＲｅｓｐｏｎｓｅｏｆＢａｓｅ￣ｉｓｏｌａｔ

3、ｅｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓＵｎｄｅｒｔｈｅＣｏｍｂｉｎｅｄＡｃｔｉｏｎｏｆＨｏｒｉｚｏｎｔａｌａｎｄＶｅｒｔｉｃａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＮｅａｒ￣ｆａｕｌｔＧｒｏｕｎｄＭｏｔｉｏｎｓＺＨＵＨｏｎｇ￣ｐｉｎｇꎬＺＨＡＮＧＺｉ￣ｘｉａｎｇꎬＺＨＯＵＦａｎｇ￣ｙｕａｎ(ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＭｅｃｈａｎｉｃｓꎬＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＷｕｈａｎ４３００７４ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｂａｓｅ￣ｉｓｏｌａｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｓｈｏｗｅｘｃｅｌｌｅｎｃｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｕｎｄｅ

4、ｒｆａｒ￣ｆｉｅｌｄｅａｒｔｈｑｕａｋｅ.Ｈｏｗｅｖｅｒꎬｗｈｅｎｓｕｂｊｅｃｔｅｄｔｏｎｅａｒ￣ｆａｕｌｔｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｓꎬｔｈｅｉｓｏｌａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｓｍａｙｂｅｒｅｄｕｃｅｄｔｏｓｏｍｅｅｘｔｅｎｔ.Ｏｎｏｎｅｈａｎｄꎬｔｈｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｏｆｎｅａｒ￣ｆａｕｌｔｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎｓｍａｙｌｅａｄｔｏｌａｒｇｅｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅｉｓｏｌａｔｉｏｎｌａｙｅｒ.Ｏｎｔｈｅｏｔｈｅｒｈａｎｄꎬｔｈｅｌａｒｇｅｖｅｒｔｉｃａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｏｆｎｅａｒｆａｕｌｔｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉ

5、ｏｎｓｗｉｌｌｌｅａｄｔｏｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｖａｒｉａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｌｏａｄｏｆｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｓꎬｗｈｉｃｈｍａｙｌｅａｄｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｉｎｉｔｓｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓ.Ｉｎｅｘｔｒｅｍｅｃｉｒｃｕｍｓｔａｎｃｅꎬｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｓｍａｙｂｕｃｋｌｅｕｎｄｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｒｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｔｅｎｓｉｌｅｄａｍａｇｅ.Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈａｔｂａｓｅｄｉｓｏｌａｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｒｅａｓｓｅｍｂｌｅｄｂｙｉｓｏｌａｔｉｏｎｂｅａｒｉｎｇｓａｎｄｓｕｐｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｉｎｓｅｒｉｅｓꎬｔｈ

6、ｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｆａｉｌｕｒｅｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｓｗｉｌｌｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｆｆｅｃｔｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ.Ｉｎｔｈｅｖｉｅｗｏｆｔｈｉｓꎬｎｏｎｌｉｎｅａｒｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｂａｓｅ￣ｉｓｏｌａｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｒｅｂｕｉｌｔｉｎＡＢＡＱＵＳｓｏｆｔｗａｒｅｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ.ＴｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｂｅａｒｉｎｇｓａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙＫｏｈ￣Ｋｅｌｌｙｍｏｄｅｌ.Ｔｈｅｎｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅａｎａｌｙ

7、ｓｉｓａｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｓｏｌａｔｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｔｈｅｂａｓｅ￣ｉｓｏｌａｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｂａｓｅｉｓｏｌａｔｉｏｎꎻｌｅａｄｒｕｂｂｅｒｂｅａｒｉｎｇｓꎻｎｅａｒ￣ｆａｕｌｔｇｒｏｕｎｄｍｏｔｉｏｎꎻＫｏｈ￣Ｋｅｌｌｙｍｏｄｅｌ基础隔震是一种经济、有效的结构减震技术ꎬ度“硬抗”的思想ꎬ基础隔震通过设置隔震层ꎬ将不同于传统抗震设计方法依靠增加结构刚度、强上