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本课题进行被动减震技术领域中的结构顶部隔震减震体系研究,为省基金项目(20051053)课题内容。其利用结构自身的顶部作为TMD质量块,并用叠层橡胶支座和摩擦阻尼器设置在建筑物中上部的楼层之间,利用隔震层上部的质量和隔震层部件组成TMD减震系统控制地震反应。文章首先分析了隔震支座及高层建筑隔震减震技术的研究应用现状。阐述了高层建筑顶部层间隔震减震结构的设计思想,即通过把隔震层设置在高层建筑结构的上部,把建筑分成上下两个部分,利用上下结构的动力相互作用和隔震层的阻尼作用进行减震。通过对基于集中质量模型的两质点体系的理论和计算,分析了高层建筑顶部层间隔震结构的减震原理。另外,还分析了基于集中质量模型的多质点体系,对前面的两质点的结论进行验证,得出了影响高层隔震减震结构体系减震效果的主要因素:(1)上下部结构的重力荷载比,当结构各层重力荷载代表值变化不大时,可以近似用上下部结构的层数比代替。(2)周期比。(3)隔震层结构的等效阻尼比。通过分析计算,得出上下部结构重力荷载比的适宜配置为,R_g=0.01~0.35,周期比的适宜配置为,R_T=0.8~1.8,其中,重力荷载比取较小值时,周期比也应取较小值。基于上述有关结论,对某高层建筑顶部隔震减震进行了定性分析,采用了两种情况对比:一是普通结构体系Ⅰ和顶部隔震结构Ⅰ比;二是普通结构体系Ⅱ和顶部隔震结构Ⅱ相比;分析中,采用适当的构件有限元模型和隔震部件模型,利用ANSYS程序,对未隔震、顶部隔震的高层建筑混凝土结构进行了地震反应比较分析。研究发现,高层建筑隔震减震体系,除上部减震外,还利用了上部隔震部分对下部抗震部分的TMD作用,有效减小了下部结构的地震响应;如在El-Centro波作用下,顶部隔震体系Ⅰ的层间剪力的减震率可以达9.69%以上,最大减震率可以达到45.5%,而顶部隔震结构Ⅱ的最大减震率仅为18.7%,顶部隔震体系Ⅰ的层间位移的层间位移、楼层总位移最大减震率分别可以达到46.2%,44.2%,而顶部隔震体系Ⅱ仅分别达到19.5%、14.7%。经上面的分析可以看出来,顶部层间隔震结构Ⅰ的减震效果是很明显,而顶部隔震体系Ⅱ也有一定的减震效果,总之,顶部隔震体系是有一定的减震效果的,并且这个体系的优点还在于不需要额外的质量,也不需要为系统提供额外的空间,同时,该方案在实际工程中容易实现,还有可能降低造价。在前述研究基础上,分析了高层建筑顶部层间隔震设计的方法、步骤,并且在此基础上探讨了顶部层间隔震结构的设置优化设计的内容和方法以及隔震部件的性能检验的要求。