基于監(jiān)測數(shù)據(jù)的隔震結(jié)構(gòu)動力特性異變分析及模型修正.pdf

1、隔震技術(shù)因其良好的性能表現(xiàn)成為土木工程基礎(chǔ)設(shè)施抵抗地震災(zāi)害最重要的手段之一。上部結(jié)構(gòu)受到隔震層的隔離保護，降低了地震作用下的人員傷亡和經(jīng)濟損失。國內(nèi)外學(xué)者對隔震結(jié)構(gòu)做了大量研究，但現(xiàn)有研究主要基于實驗室數(shù)據(jù)及數(shù)值模擬仿真結(jié)果，而結(jié)構(gòu)實際工作環(huán)境復(fù)雜多變，現(xiàn)有分析結(jié)果遠不能反應(yīng)隔震結(jié)構(gòu)的真實工作狀態(tài)。因此，了解隔震結(jié)構(gòu)在實際工作過程中的響應(yīng)就顯得尤為重要，但隔震結(jié)構(gòu)在實際環(huán)境因素作用下的實測響應(yīng)數(shù)據(jù)相對較少；在地震作用下的響應(yīng)數(shù)據(jù)更是鳳毛

2、麟角。為了檢驗隔震設(shè)計并保證結(jié)構(gòu)的安全性，本文針對甘肅省嘉峪關(guān)市某中學(xué)教學(xué)樓隔震結(jié)構(gòu)的特點，為其設(shè)計并安裝了一套符合該結(jié)構(gòu)特點的隔震結(jié)構(gòu)長期健康監(jiān)測系統(tǒng)，利用系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)對該隔震結(jié)構(gòu)動力特性進行分析。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面。
　　（1）借鑒現(xiàn)有結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和實施經(jīng)驗，針對本文所選基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)的特點，為其設(shè)計并安裝一套長期健康監(jiān)測系統(tǒng)，實時記錄結(jié)構(gòu)周圍主要環(huán)境因素變化及結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)，為隔震結(jié)構(gòu)損傷識別、模型修正和安

3、全評估提供大量寶貴數(shù)據(jù)。
　?。?）基于環(huán)境激勵下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)及周圍主要環(huán)境因素變化數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果，對影響隔震結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的主要因素進行分析。結(jié)果表明，人員集中質(zhì)量變化與模態(tài)頻率和阻尼比的相關(guān)性均較大；溫度變化與模態(tài)頻率的相關(guān)性較強，與阻尼比的相關(guān)性較弱。借用有限元軟件分析人員活動及溫度變化對隔震性能的影響，為隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計提出改進建議。
　?。?）基于地震作用下的實測結(jié)構(gòu)響應(yīng)數(shù)據(jù)，分析驗證隔震結(jié)構(gòu)在地震作用下的隔震性能

4、，探究隔震結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)在地震激勵過程中的變化規(guī)律。結(jié)果表明，微幅地震動激勵下隔震層未能有效發(fā)揮作用，并且隔震結(jié)構(gòu)振動特性強烈依賴于震動強度。最后對比分析基礎(chǔ)與隔震層頂部加速度響應(yīng)頻譜特性的差異，發(fā)現(xiàn)隔震層會對地震波進行“過濾”，改變其頻譜特性。
　?。?）基于隔震結(jié)構(gòu)實測響應(yīng)數(shù)據(jù)，以結(jié)構(gòu)實測頻響函數(shù)和理論頻響函數(shù)的吻合度為目標函數(shù)，采用遺傳算法對隔震結(jié)構(gòu)的層質(zhì)量、層剛度及阻尼比等結(jié)構(gòu)參數(shù)進行修正。修正后的結(jié)構(gòu)模型能夠較好地反映實際