隔震钢筋混凝土矩形贮液结构流—固耦合共振响应分析

【摘要】在受到外界激励时,钢筋混凝土矩形贮液结构内部的液体根据晃动幅度的大小可分为两种情况,即微幅晃动和大幅晃动。本文分别分析这两种情况下液体及结构的动力响应情况。当液体发生微幅晃动时,可以得到钢筋混凝土矩形贮液结构液-固耦合液动压力的解析解。此解显示,在结构受到的外界激励频率为液体自振奇数阶频率时,贮液结构会发生共振现象,动力响应将趋于无穷大,从而使结构整体遭到破坏。如果在现实情况下发生这样的响应,将会给钢筋混凝土贮液结构的隔震设计带来诸多理论困扰,比如隔震设计时隔震周期的选取将成为一大难题。当液体发生大幅晃动时,亦可通过数值解法得到贮液结构的液固耦合动力响应,如果发生同微幅晃动类似的共振响应,也会对实际设计产生诸多困扰。本文通过ADINA有限元分析软件,分析了橡胶隔震钢筋混凝土矩形贮液结构流-固耦合共振时的动力响应,并将数值分析结果与理论值进行对比。其结果表明：不论液体发生何种幅度的振动,橡胶隔震支座都可有效的过滤贮液结构所受到的外界激励的高频振动分量,不会使结构产生理论上的高频共振现象,更不会出现因高频共振引发结构破坏。但是,当外界激励的频率接近液体的第一阶自振频率时,结构的动力响应将会出现明显的共振放大现象。因此,在此类结构的隔震设计时,应将重点放在如何避开水体的第一阶自振频率上。同时,对液体大幅晃动时进行流-固耦合动力分析,得出液体受迫发生大幅晃动时产生的一系列非线性现象,并通过对液体晃动时速度矢量的分析,解释了这些非线性现象的成因。
【作者】赵玉蕊；
【导师】程选生；
【作者基本信息】兰州理工大学，结构工程，2014，硕士
【关键词】钢筋混凝土；橡胶隔震；矩形贮液结构；流-固耦合；微幅；大幅；非线性；共振；FEM；

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