基于土-结构共同作用的新型SMA-碟簧滚动隔震加固研究

目前地球进入强震活跃期，中国现有建筑物的抗震可靠性不容乐观，如果遭受大震将造成重大的经济损失和人员伤亡。对危险建筑物进行加固改造任务非常迫切。基础隔震加固可以大幅度降低上部结构所受的地震作用, 与传统建筑结构加固方法相比具有明显优势。本项目将SMA及碟簧用于滚动隔震装置，提出新型SMA碟簧滚动三维隔震装置用于隔震加固，采用理论分析与实验相结合的方法，研究这种新型三维隔震体系的加固机理。首次进行空间结构的土-结构动力相互作用下SMA碟簧滚动三维隔震体系研究，提出一种空间结构土-结构动力相互作用的三维隔震体系时域直接分析方法，通过数值计算具有不同基础形式的隔震结构的地震反应,并选用多种地基土，系统分析计算不同地基土参数组合下新型滚动隔震加固结构的隔震控制效果。建立建筑结构采用新型隔震加固技术的分析和设计方法。本课题的研究将为我国房屋建筑安全提供技术支撑和保障，具有重要理论意义和实际价值。

目前地球进入强震活跃期，中国现有建筑物的抗震可靠性不容乐观，如果遭受大震将造成重大的经济损失和人员伤亡。对危险建筑物进行加固改造任务非常迫切。基础隔震加固可以大幅度降低上部结构所受的地震作用, 与传统建筑结构加固方法相比具有明显优势。本项目将SMA及碟簧用于滚动隔震装置，通过SMA—碟簧滚动隔震支座的受力分析，建立其运动微分方程，进行了新型SMA碟簧滚动三维隔震装置力学性能试验研究，并且进行了加隔震装置及不加隔震装置的结构性能对比试验研究，结果表明：SMA-滚珠碟簧隔震装置的水平刚度、阻尼比随着SMA合金丝数量增加都有大幅增大，隔震装置的水平恢复力变大，滞回耗能能力增强；凹形复位板的摩擦系数对隔震支座的隔震性能有一定的影响，适当采用较高摩擦系数的摩擦材料，可以提升隔震支座的滞回耗能能力；隔震装置的竖向刚度主要由碟簧刚度控制，具有较好的竖向隔震效果；安装了SMA—碟簧滚动隔震支座可以明显延长结构的自振周期，并提高结构的阻尼比；隔震支座可以过滤掉绝大部分由地表传来的地震作用，有很好的隔震效果。本项目首次进行空间结构的土-结构动力相互作用下SMA 碟簧滚动隔震体系研究，针对框架框剪两种结构，运用ANSYS 有限元分析软件建立结构三维有限元模型，分析表明滚动隔震能有效降低结构的反应，在考虑土-结构相互作用以后，两种结构体系自振周期、结构位移等都有一定的增大，框剪结构受到的影响更大，抗震分析时需要考虑土-结构相互作用的影响。本课题的研究将为我国房屋建筑安全提供技术支撑和保障，具有重要理论意义和实际价值。