近断层地震作用下设备-结构耦合隔震体系响应研究

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地震动作用下建筑物主体结构与设备是相互影响的,不同设备由于自身的自振频率存在较大差别,导致设备与主体结构之间的动力相互作用存在差异。近些年,随着对近断层地震动的深入研究,发现近断层地震动相比普通远场地震动具有长周期和速度大脉冲等特性,可能会对建筑结构及设备造成更为严重的破坏,尤其是对于隔震建筑,其影响更加不可忽略。通过有限元分析软件建立设备-结构耦合隔震模型,研究有脉冲近断层地震动和无脉冲近断层地震动引发隔震结构动力响应的差异,以及设备自振频率发生变化对于设备-结构耦合隔震体系的动力响应影响。由美国太平洋地震工程研究中心数据库选取50条有脉冲近断层地震动和50条无脉冲近断层地震动作为输入,对隔震层位移、层间位移、楼层加速度、楼层速度、楼层位移、设备加速度、设备速度和设备位移等八个动力响应参数进行定量分析。同时,通过改变设备的质量和刚度,进而改变设备的自振频率,研究设备自振频率发生变化对隔震体系动力响应的影响。将50条有脉冲近断层地震动与50条无脉冲近断层地震动的峰值加速度PGA调幅为0.07g、0.20g和0.40g,分组输入隔震模型分析可得,有脉冲近断层地震动作用下隔震层位移、层间位移、楼层加速度、楼层速度、楼层位移、设备加速度、设备速度和设备位移等八个动力响应参数明显高于无脉冲近断层地震动作用。通过改变模型中设备质量和刚度分析可得,(1)随着设备质量比的增大,设备自振频率减小,逐渐接近主体结构自振频率,隔震体系的动力响应随着设备质量比增大而增大;(2)随着设备刚度的增大,设备自振频率增大,与主体结构自振频率差值增大,隔震体系的动力响应随着设备刚度的增大而变小。
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