高层隔震建筑抗震及抗风分析

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基础隔震技术是一种新型安全有效的被动控制减震技术。隔震建筑在基础和上部结构之间设置水平刚度较小的隔震装置,从而延长了结构的自振周期,远离场地的卓越周期,达到减少结构地震反应的目的。隔震技术的初期应用主要集中在中、低层的基本周期短的结构中。随着研究的深入和实际应用的需要,隔震技术逐渐向高层、超高层的应用发展。高层、超高层隔震体系与常规的隔震体系相比,具有其特殊性。本文对工程结构减震控制技术进行了简要的介绍,阐述了基础隔震建筑的工作机理和发展现状,并对高层基础隔震建筑两个关键问题进行了研究。一个是高层基础隔震建筑在地震作用下的减震效果以及在强震作用下隔震建筑的倾覆性;另一个是,高层基础隔震建筑在强风作用下的舒适度以及倾覆性。本文首先,根据隔震建筑上部结构和隔震支座的力学原理,利用通用有限元软件建立隔震建筑和非隔震建筑的三维有限元模型,通过输入三向地震波,分析其隔震效果和倾覆性。其次,基于引入时间抽取快速离散傅立叶变换的谐波叠加法,使用Matlab编程语言模拟出空间高层建筑相关脉动风速,并施加到隔震与非隔震三维空间有限元模型的相应节点上,分析高层建筑在隔震与非隔震时在风荷载作用下的动力响应,探讨不同形式的阻尼比对高层建筑风振响应的影响和强风作用下隔震建筑发生倾覆的可能性。结果发现,高层隔震建筑在强震作用下有良好的隔震效果,但随着隔震建筑高宽比的增大,隔震支座在特大地震作用下出现拉力,结构发生整体倾覆;高层隔震建筑在强风作用下位移响应,加速度响应,层间最大变形都要比非隔震建筑显著,但比起小震作用时结构响应还是小的多,所以风振响应一般不会引起结构的强度破坏,引起结构整体倾覆的可能性也较小,虽然这样,风振时结构加速度响应峰值超过人们居住的舒适度限值,需要采取措施来保证隔震建筑的居住舒适度。
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