串联式主附结构体系耦联分析及隔震研究

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本文以主附结构体系为研究对象,以现有的结构动力分析方法为指导,立足于主附结构体系的耦联分析,建立其计算方法简单、计算量小且能得出与实际振动结果比较接近的动力计算方法,并使用该方法确定其动力反应影响因素和影响规律,最后基于隔震理论提出了合理可行的二次结构隔震技术。本文研究的主要内容有以下几个方面:1、通过查阅大量文献,简要介绍了二次结构的概念及类型,对比总结了有关二次结构的物理特性以及已取得的动力反应特性。同时研究了隔震技术的原理和方法。2、以减小理论计算误差和计算量为原则,在对比总结现有数值积分法的基础上,确定了本文的计算数值计算方法,推导了其计算过程,总结了其计算步骤。然后通过分析已建立的主附结构体系模型,确定了本文的计算模型。之后以结构动力学、结构动力学为指导,推导了主附结构体系耦联分析矩阵:耦联分析质量矩阵、耦联分析刚度矩阵以及耦联分析阻尼矩阵。3、以确定的动力分析理论和推导的主附结构体系耦联分析矩阵为基础,根据Fortran语言的编写规则,编写了主附结构体系耦联分析程序,并对其计算结果进行了验证。然后借助该程序,计算分析了二次结构与主体结构在共振情况和非共振情况两种条件下,二次结构质量、二次结构所处楼层位置等二次结构物理特性分别对二次结构最大相对位移、二次结构最大绝对加速度、主体结构最大相对位移、主体结构最大绝对加速度的影响规律以及二次结构所处楼层位置对主体结构特定楼层最大相对位移的影响规律,还计算分析了二次结构阻尼对二次结构和主体结构动力反应的影响规律。此外,文中将主附结构体系按传统楼板谱法解耦计算分析的结果与主附结构体系耦联分析的计算结果进行了对比,讨论了按传统楼板谱法解耦分析主附结构体系动力反应的可靠性。4、依据隔震技术原理和方法,提出了二次结构隔震的方法:二次结构基础隔震、二次结构附加振动体。推导了二次隔震情况下主附结构体系耦联分析矩阵,编写了相应的分析程序。并借助该程序,分析了两种隔震技术的隔震效果,计算了隔震装置的部分参数对隔震效果的影响。最终,综合已有的二次结构隔震技术——通过主体结构基础隔震达到二次结构隔震目的,得出了二次结构隔震的合理有效措施。本文推导的主附结构体系耦联分析矩阵,可以为进一步研究普通主附结构体系动力反应奠定关键步骤。借助Fortran计算机语言编写的主附结构体系耦联分析程序求得的二次结构各物理参数对体系各部分动力反应的影响规律可以作为二次结构抗震的依据。
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