关于隔震结构中偏心率限定问题的研究

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我国在地理上位于亚欧板块紧邻太平洋板块,由于板块运动十分活跃,周围地震断裂带发育,长期受地震困扰。上世纪80年代以来,国际上先进的基础隔震体系在我国得到重视,国内专家学者开始致力于相关研究并取得了一系列进展。基础隔震技术目前在世界上已有较为成熟的运用经验,是一种行之有效的地震控制技术,能大幅地降低结构的地震作用。在采用基础隔震时,同样需要关注结构的扭转效应。出于此目的,日本、台湾及我国内地有关规程中均提出了偏心率不大于3%的要求。但是在某些情况下强行调整偏心率至3%以内,反而会带来结构的巨大扭转。目前对此领域的研究还不够充分,因而需要对此问题进行深入研究。本文根据抗震规范以及隔震建筑方面的科研成果,建立三种典型框架模型,采用大型结构设计分析软件ETABS进行模型的非线性(弹性或弹塑性)分析。经过模型的对比验证,地震动的输入拟合和设防地震分析等步骤,在各项数据均满足规范要求的前提下对模型进行罕遇地震的位移分析。分别通过两种逐步降低隔震层偏心率的方案,分析隔震层在不同偏心率状态下的端点位移表现。暴露出按现行偏心率控制要求出现的不正常现象:在一定范围内隔震层偏心率的降低会使隔震层的扭转响应有所降低,但继续降低偏心率却往往出现扭转响应升高甚至大幅升高的反常现象。隔震层偏心率大小对正常设计的隔震建筑的隔震层在罕遇地震下的扭转影响并不大,一般罕遇地震下隔震层均能维持在较小的扭转水平上,并不简单地随偏心率增减而增减。进而进行原因分析,发现在隔震层偏心率计算公式中存在认识上的不足,试图以隔震层偏心率大小来控制隔震建筑的扭转响应的做法缺乏针对性,将隔震层偏心率控制在3%以内的规定更缺乏准确性。与此同时,本文在典型模型分析数据的基础上,建议放弃用隔震层偏心率控制隔震建筑扭转的思路和做法,提出更为合理的偏心控制方式,即改用限定罕遇地震下端点扭转角或端点位移比的思路和方法予以控制。
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