基于量綱分析的地震作用下相鄰建筑結(jié)構(gòu)碰撞反應(yīng)研究.pdf

1、地震過程中，相鄰結(jié)構(gòu)間的碰撞作用是造成結(jié)構(gòu)破壞、倒塌的重要原因之一。在以往的震害中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)很多結(jié)構(gòu)碰撞現(xiàn)象，尤其是建筑群密集的城市區(qū)，更容易發(fā)生結(jié)構(gòu)間的碰撞作用而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。結(jié)構(gòu)間的碰撞問題研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值，目前國內(nèi)外學(xué)術(shù)屆和工程界已經(jīng)開始廣泛關(guān)注該項(xiàng)課題的研究。過去一些學(xué)者已經(jīng)對該問題進(jìn)行了相關(guān)研究，由于強(qiáng)地震動(dòng)作用下的結(jié)構(gòu)碰撞反應(yīng)不僅與相鄰建筑結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性相關(guān)，還受到強(qiáng)地震動(dòng)特性的影響，是涉及到諸多材料和幾何

2、變量的高非線性問題，在眾多參數(shù)影響下，很難得到全面清晰的反應(yīng)規(guī)律。采用量綱分析方法可以有效解決參數(shù)復(fù)雜性問題，用較少的無量綱參數(shù)來表征結(jié)構(gòu)碰撞反應(yīng)，可以更好的得到結(jié)構(gòu)在地震作用下的碰撞反應(yīng)規(guī)律，為減少城市建筑密集區(qū)的結(jié)構(gòu)碰撞災(zāi)害奠定基礎(chǔ)。目前國內(nèi)外只有一位學(xué)者將量綱分析方法應(yīng)用到單自由度結(jié)構(gòu)碰撞反應(yīng)研究，并假定碰撞過程無接觸體變形發(fā)生，因此不能實(shí)時(shí)描述結(jié)構(gòu)在接觸過程中的力與變形，而且其研究不能用于多自由度結(jié)構(gòu)碰撞反應(yīng)分析。
　　本

3、文將量綱分析方法與接觸單元方法相結(jié)合，分析了相鄰單自由度碰撞體系以及多自由度碰撞體系的反應(yīng)，考慮了碰撞過程中接觸體之間的力、變形和能量損失，得到了碰撞過程各個(gè)時(shí)刻的結(jié)構(gòu)反應(yīng)，并采用譜的形式分析了各參數(shù)對碰撞反應(yīng)的影響。本文的主要內(nèi)容如下：
　?。?）基于量綱分析方法，推導(dǎo)了單自由度擺在正弦激勵(lì)作用下與障礙物發(fā)生碰撞作用的無量綱接觸時(shí)間解析解、單自由度擺的無量綱位移反應(yīng)和速度反應(yīng)解析解，并證明了解析解的正確性和有效性，分析了結(jié)構(gòu)碰撞

4、單元參數(shù)對單擺碰撞反應(yīng)的影響規(guī)律；
　?。?）采用量綱分析方法研究了相鄰多個(gè)非彈性單自由度結(jié)構(gòu)的碰撞反應(yīng)，比較了不同譜區(qū)條件下單邊碰撞與雙邊碰撞對結(jié)構(gòu)反應(yīng)的不同作用，分析了不同的結(jié)構(gòu)布局以及結(jié)構(gòu)參數(shù)對碰撞反應(yīng)的影響，揭示了相鄰多個(gè)單自由度結(jié)構(gòu)碰撞反應(yīng)的自相似性；
　　（3）進(jìn)行了相鄰三層和兩層鋼框架結(jié)構(gòu)模型的碰撞振動(dòng)臺試驗(yàn)，模型相似比例1/3，模擬了結(jié)構(gòu)對中碰撞和扭轉(zhuǎn)碰撞兩種情況，研究了結(jié)構(gòu)在不同水準(zhǔn)地震激勵(lì)下的位移和加速度