砂-橡胶粒隔震垫层1：8框架结构模型振动台试验研究

摘要

地震是危及人类生命财产安全，且具有毁灭性的突发式自然灾害，目前，人类对地震震源机制以及地震监测研究还不完善，难以准确预测地震的发生，因此，预防地震、抗震减灾成为地震工作者迫切需要解决的课题。
　　从地理位置上看，我国处于和地中海-喜马拉雅地震带和西太平洋地震带之间，是一个地震多发的国家[1]。历史资料显示，在过去四千年的历史里，除了浙江省和江西省之外，绝大部分地区都遭受过地震的危害。结合最近几次大地震，如汶川、玉树等大地震的震害和经验，地震对经济较为落后广大村镇地区房屋的破坏尤为严重。为此研究一种针对村镇建筑，取材广泛、经济适用、操作可行的隔震措施具有较高的现实意义。
　　传统的抗震措施是通过提高建筑结构自身材料强度和塑性变形能力以抵抗地震，来保证结构的抗震安全性，随着新科技、新技术的不断引用，出现了各种新型隔减震措施。
　　本文针对我国广大村镇低矮房屋，提出一种取材广泛、经济适用、操作可行的隔震材料，在建筑物地基和基础之间铺着一定厚度的砂-橡胶粒隔震垫层，地震时，剪切变形主要发生在垫层部分，消耗吸收地震能量[2]，减少上部结构所能接收到的地震能量，为此进行了1∶8框架结构振动台模型试验。
　　振动台试验表明，在地震发生时，模型基础与砂-橡胶粒隔震垫层有很明显的相对滑动位移，地震波在0.1～0.4g时减震效果明显，有效改善了结构的动力特性，这表明砂-橡胶粒隔震垫层阻碍了地震能量向上部结构的传递，因而具有一定的减震效果，垫层位于地基和建筑物基础之间，施工简单，且成本较低。
　　本文通过振动台模型试验，研究砂-橡胶粒隔震垫层在不同强度地震波下的滑移隔震效果，对今后在工程上推广使用砂-橡胶粒隔震垫层提供一定的依据。

目录

声明

摘要

引言

1 绪论

1．1 震源机制

1．2 传统的抗震理念

1．2．1 刚性方案

1．2．2 延性方案

1．3 基础隔震技术

1．4 基础隔震体系的发展历史

1．4．1 早期隔震技术

1．4．2 现代隔震技术

1．5 本文研究意义和内容

1．5．1 研究意义

1．5．2 研究内容

2 砂-橡胶粒隔震垫层理论计算

2．1．1 上部结构

2．1．2 隔震垫层

2．1．3 计算模型

2．2．2 砂-橡胶粒隔震体系的滑移摩擦力模型

2．3 砂-橡胶粒隔震体系运动方程和动力反应分析

2．3．1 砂-橡胶粒隔震体系单自由度结构动力分析

2．3．2 砂-橡胶粒隔晨体系多自由度结构动力分析

2．4 本章小结

3 结构地震反应数值分析

3．1 Abaqus软件介绍

3．2 Abaqus软件的主要功能

3．3 Abaqus软件的主要模块

3．4 框架结构模型的建立

3．4．1 模型与假定条件

3．4．2 地震波的选取

3．4．3 砂-橡胶粒隔震垫层对结构体系自振周期的影响

3．4．4 砂-橡胶粒隔震垫层对结构加速度的影响

3．4．5 砂-橡胶粒隔震垫层对结构位移的影响

3．5 本章小结

4 砂-橡胶粒隔震垫层1：8框架结构模型振动台试验

4．1 试验材料

4．1．1 石英砂

4．1．2 橡胶颗粒

4．2 试验设备

4．3 试验砂箱

4．4 框架结构原型尺寸

4．5 模型制作

4．5．1 振动台试验相似理论关系

4．5．2 模型材料的选择

4．5．4 模型制作

4．5．5 测点布置及安装

4．6 振动台试验

4．6．1 地震波的选择

4．6．2 试验方案

4．6．3 试验现象

4．6．4 试验结果分析

4．6．5 原型结构地震反应分析

4．6．6 原型结构位移反应

4．7 垫层施工改进措施

4．8 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及主要科研成果