【摘 要】
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世界范围内,恐怖袭击和爆炸事件时有发生,意外爆炸事故的发生会使爆源附近的人员造成伤亡,同时爆炸波的传播还会引起结构构件的损坏,严重甚至导致结构的整体倒塌,对人类生命和财产安全造成重大威胁。在隔震结构的发展方面,由于柱顶隔震结构良好的抗震性能,越来越广泛的应用于重要建筑。因此,急需对柱顶隔震结构柱在爆炸荷载下的响应进行分析,从而揭示柱顶隔震结构柱的破坏模式,为柱顶隔震结构柱的抗爆设计提供依据。本文主
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世界范围内,恐怖袭击和爆炸事件时有发生,意外爆炸事故的发生会使爆源附近的人员造成伤亡,同时爆炸波的传播还会引起结构构件的损坏,严重甚至导致结构的整体倒塌,对人类生命和财产安全造成重大威胁。在隔震结构的发展方面,由于柱顶隔震结构良好的抗震性能,越来越广泛的应用于重要建筑。因此,急需对柱顶隔震结构柱在爆炸荷载下的响应进行分析,从而揭示柱顶隔震结构柱的破坏模式,为柱顶隔震结构柱的抗爆设计提供依据。本文主要研究工作和研究成果如下:(1)分别对爆炸荷载下天然橡胶支座隔震柱和铅芯橡胶支座隔震柱进行数值模拟,分析了天然橡胶支座隔震柱和铅芯橡胶支座隔震柱的抗爆性能与响应机理,结果表明爆炸荷载下柱顶隔震结构柱主要破坏模式为柱底弯曲破坏和背爆面柱顶混凝土受拉破坏。(2)对比分析了天然橡胶支座隔震柱和铅芯橡胶支座隔震柱在爆炸荷载作用下动态响应的差别。结果表明天然橡胶支座隔震柱响应时间更长,周期更大,铅芯橡胶支座隔震柱由于支座铅芯的耗能作用,在爆炸荷载过后可以很快的恢复平衡;相同爆炸荷载下铅芯橡胶支座隔震柱抗爆性能优于天然橡胶支座隔震柱,但损伤程度差值在5%以内,表明支座形式的不同对隔震结构柱爆炸作用后的剩余承载力影响有限。(3)研究了隔震支座橡胶层硬度、第二形状系数、混凝土轴心抗压强度、配箍率和配筋率等因素的影响规律。结果表明,减小支座第二形状系数、橡胶层硬度,增加柱顶隔震结构柱的混凝土轴心抗压强度、箍筋配箍率均能有效的提高隔震结构柱的抗爆性能;纵筋配筋率对隔震结构柱的抗爆性能影响较小,在隔震结构柱的抗爆设计中,不必特别考虑纵筋配筋率,仅需满足正常设计要求即可。(4)分别提出天然橡胶支座隔震柱和铅芯橡胶支座隔震柱的简化模型,将简化模型和实体模型进行对比。结果表明,简化模型从柱顶位移、柱底剪力、柱底弯矩、剩余承载力和混凝土能量的角度均能和实体模型保持较好的一致,误差范围在10%以内,但计算效率提高了90%,在进行柱顶隔震结构柱抗爆分析时可以使用简化模型代替实体模型,从而提高计算效率。
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