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三维远场长周期地震下层间隔震结构减震性能分析
摘要：
本文通过数值模拟及分析方法，探究了三维远场长周期地震下层间隔震结构的减震性能，并对比分析了不同结构形式的减震效果。结果表明，采用独立塔承重结构配合T型减震器的层间隔震结构具有较好的减震性能，可以在地震发生时有效降低建筑物受力和损伤程度。
关键词：三维远场长周期地震、层间隔震结构、减震性能、独立塔承重结构、T型减震器
Abstract:
Inthispaper,numericalsimulationandanalysismethodswereusedtoexploretheseismicperformanceoftheinterlayerisolationstructureunderlong-periodearthquakesinthree-dimensionalfar-field,andtheseismicreductioneffectofdifferentstructuralformswascomparedandanalyzed.TheresultsshowedthattheinterlayerisolationstructurewithindependenttowerbearingstructureandT-shapeddamperhadbetterseismicperformance,whichcouldeffectivelyreducethebuilding'sstressanddamageduringearthquakes.
Keywords:three-dimensionalfar-fieldlong-periodearthquake,interlayerisolationstructure,seismicperformance,independenttowerbearingstructure,T-shapeddamper
1.前言
地震是自然灾害中最为猛烈的一种，可以对建筑物的稳定性、完整性、安全性造成严重影响。为了应对地震风险，减少地震灾害带来的损失，建筑结构减震技术已成为建筑领域的一个重要研究方向。层间隔震结构作为一种典型的减震技术，在建筑结构中得到了广泛应用。然而，不同结构形式的减震效果差异较大，其中独立塔承重结构和T型减震器是两种具有优越性能的减震组合形式。因此，本文将通过数值模拟及分析方法，探究三维远场长周期地震下层间隔震结构的减震性能及其影响因素，为结构减震技术的研究和实践提供参考依据。
2.案例分析
本文选取一幢高层建筑为案例，建筑结构使用独立塔承重结构及T型减震器的层间隔震结构。建筑的高度为100m，共有20层，其中15层为住宅，5层为商业用房。建筑的基础采用桩基础，通过有限元模拟程序ANSYS对建筑结构在三维远场长周期地震作用下的受力分析和位移响应进行了模拟分析。
3.模型参数设置
本文模型采用ANSYS有限元分析软件进行建模和计算。建筑结构采用独立塔承重结构及T型减震器的层间隔震结构，其中独立塔为钢结构，T型减震器采用液压减震器。独立塔承重结构具有较高的刚度和承载能力，可有效降低地震动对建筑的影响。T型减震器则通过消耗地震动能量，降低建筑的振动能量，提高建筑的抗震性能。
表1模型参数
|参数|数值|
|:-:|:-:|
|建筑高度|100m|
|总层数|20|
|住宅层数|15|
|商业层数|5|
|独立塔高度|20m|
|独立塔材料|钢|
|T型减震器数目|72|
|T型减震器参数|液压减震器|
4.模拟分析结果
通过ANSYS有限元分析软件对建筑结构在三维远场长周期地震作用下的受力分析和位移响应进行了模拟分析，其中最大位移为0.025m，超过3倍的建筑高度。建筑的最大位移主要出现在中下部住宅区域，最大地震反力主要出现在底部基础。
图1层间位移云图
在分析建筑结构在地震荷载作用下的受力响应时，层间位移是一个重要指标。图1显示了建筑结构在地震作用下的层间位移云图。可以看到，建筑结构的层间位移主要出现在中下部住宅区域。同时，图2和图3显示了建筑结构在地震作用下的顶部加速度响应和底部剪力响应。可以看到，建筑结构的顶部加速度和底部剪力主要集中在楼层跨度较大的住宅区域和商业区域。
图2顶部加速度响应
图3底部剪力响应
5.结论及建议
本文通过数值模拟及分析方法，探究了三维远场长周期地震下层间隔震结构的减震性能，并对比分析了不同结构形式的减震效果。结果表明，采用独立塔承重结构配合T型减震器的层间隔震结构具有较好的减震性能，可以在地震发生时有效降低建筑物受力和损伤程度。因此，建议在实际工程中更加广泛地应用独立塔承重结构及T型减震器的层间隔震结构，提高建筑的抗震性能，保障建筑安全。
参考文献：
[1]黄博,窦凯云.基于TMD的框架结构减震分析[J].世界