基于主控时段地震记录的基础隔震结构动力反应分析

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基础隔震结构通过在基础与上部结构之间设置隔震装置,形成柔性底层,吸收消耗地震能量。最近三十多年基础隔震技术得到广泛应用,基础隔震结构的隔震效果已经多次在地震中得到验证。由于实际地震记录时程较长,但并不是所有记录的时程段都对反应谱起到作用。本文采用求解单自由度体系动力微分方程求解反应谱的方法,对全时段地震记录进行不断分段调试,求解分段后地震记录的反应谱。将其与全时段地震记录反应谱进行比较分析,将地震影响系数相差百分比控制在15%以内,得到地震记录中控制反应谱的主要时段。推导了单自由度体系结构在弹性状态下位移、速度、加速度以及地震影响系数的三角函数解析表达式。将三角函数解析表达式求解反应谱的方法与采用求解单自由度体系动力微分方程求解反应谱的Wilson-θ法进行比较,验证了三角函数解析表达式的精度。采用基于三角函数解析表达式求解反应谱的方法对全时段地震记录中的主控时段进行了验证。采用概率法和双频法选择地震波,应用SAP2000分析软件,对非隔震结构和基础隔震结构进行了模态分析、反应谱分析和动力时程分析。比较了非隔震结构和基础隔震结构的层间位移最大值、层间剪力最大值、加速度最大值和结构顶层的加速度时程。结果表明:基础隔震结构的周期延长,层间位移最大值、层间剪力最大值和加速度最大值都比非隔震结构大大降低。将地震记录中的主控制时段输入到非隔震和基础隔震结构进行动力分析。将分析结果与全时段地震记录下结构动力反应进行了比较。结果表明:主控时段地震记录和全时段地震记录作用下,结构的层间位移最大值、层间剪力最大值和加速度最大值一致。当进行动力反应分析时,求解结构的动力最大值反应时可以用主控时段地震记录近似代替全时段地震记录。将主控时段地震记录作为地震动输入,分析了不同影响因素包括场地、烈度、隔震层阻尼比和隔震层刚度对基础隔震结构动力反应的影响。
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