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目前,实际工程设计和建设中,由于建设场地的限制和使用功能、建筑造型的需要,出现了大量的非对称建筑结构。实践表明,在地震作用下,非对称结构因偏心扭转效应产生的震害严重。近年来,有关文献报道指出,采用隔震技术进行扭振控制是解决这类问题的方案之一,但具体研究成果甚少,仍是建筑工程亟待解决的问题。 本文首先根据空间非对称框架结构的特点及实施扭转振动控制的要求,采用当前发展较为成熟的RB(叠层橡胶支座)和LRB(叠层铅芯橡胶支座)作为调控隔震元件,建立了一种空间杆系——层间计算模型。该模型引用了楼盖平面内无限刚,平面外刚度为零的假定以考虑搂盖的约束作用,同时应用静力凝聚技术,减少了动力系统的自由度,克服了杆系模型非线性动力分析算法不易稳定的缺点,提高了计算精度,是一种广泛适用于空间框架结构抗震和控震分析的计算模型。 基于上述模型,作者开发了多维地震动输入下考虑非线性隔震支座恢复力模型方向相关性的框架结构三维线性、非线性动力时程分析程序。然后分别以如下两幢具有实际工程背景的典型多层非对称混凝土框架结构建筑作为研究对象:l.立面不对称结构 2.填充墙刚度影响导致刚度偏心的结构。采用传统非隔震以及RB和LRB基础隔震方案,对其由地面单向或双向水平输入EL-Centro 波、Taft 波、San Femado波,进行了一系列的平动——扭转耦联地震反应对比分析。 计算结果表明,利用基础隔震技术,可有效地控制多层非对称框架结构在单向和双向水平地震激励下的偏心扭转效应。 本文同时还探讨了隔震层隔震支座的优化配置问题,通过调整隔震层的刚心与上部结构综合质心相接近或重合,即可有效地减小上部结构地震扭转效应,达到最优的抗震减灾设计目标。 通过对双向地震与单向地震作用下的多层非对称框架结构平扭耦联地震反应分析对比,表明双向地震作用对非对称建筑结构抗震更为不利,与《建筑抗震设计规范》(征求意见稿)所强调的:质量和刚度明显不均匀、不对称的结构,应考虑双向地震作用下的扭转影响的结论一致。