Research on the Seismic Isolation Performance of Independent Periodic Foundations

YOU Chaofan; WANG Guobo; JIN Yangbin

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20230527001

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Research on the Seismic Isolation Performance of Independent Periodic Foundations

更新时间：2024-11-04

- Research on the Seismic Isolation Performance of Independent Periodic Foundations
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 44, Issue 5, Pages: 1072-1083(2024)
- 作者机构：
  
  温州大学建筑工程学院，浙江温州 325035
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20230527001
  CLC： TU375.4
- Received：27 May 2023，
  
  Revised：2023-08-18，
  
  Published：15 October 2024
- 稿件说明：
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尤超凡,王国波,金阳彬.独立周期性基础的隔震性能研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(05):1072-1083.

YOU Chaofan,WANG Guobo,JIN Yangbin.Research on the Seismic Isolation Performance of Independent Periodic Foundations[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(05):1072-1083.
尤超凡,王国波,金阳彬.独立周期性基础的隔震性能研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(05):1072-1083. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20230527001.

YOU Chaofan,WANG Guobo,JIN Yangbin.Research on the Seismic Isolation Performance of Independent Periodic Foundations[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(05):1072-1083. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20230527001.

摘要

固体物理学发现，周期性结构具有独特的衰减域特性，即处于衰减域频率范围内的弹性波无法在周期性结构中传播，可将这一原理应用到土木工程的减隔震领域中。本文以四层框架结构为例，采用数值分析的方法探讨由橡胶与混凝土组成的独立层状周期性基础的隔震效果，其中考虑的主要影响因素包括：地震动类型和幅值、橡胶层厚度与层数及弹性模量。对比分析表明：独立周期性基础对高频地震波的隔震效果明显大于低频地震波；随着地震波幅值的增加周期性基础的隔震性能逐渐下降；材料参数对周期性基础的隔震性能起着决定性作用，其中结构刚度随着橡胶层的厚度、层数增加而减小，随橡胶弹性模量的增加而提高，周期性基础对结构加速度的衰减最高可达53.2%。研究成果可为层状周期性基础的实际应用提供参考。

Abstract

Solid-state physics has revealed that periodic structures exhibit unique attenuation domain characteristics

where elastic waves within the attenuation frequency range cannot propagate through periodic structures. This principle can be applied to seismic isolation in civil engineering. Taking a four-story frame structure as an example

this paper employed numerical analysis to explore the isolation effect of an independent layered periodic foundation composed of rubber and concrete. The main influencing factors considered included the type and amplitude of seismic motion

rubber layer thickness

number of layers

and elastic modulus. Comparative analysis showed that the isolation effect of independent periodic foundations on high-frequency seismic waves was significantly stronger than on low-frequency seismic waves. As the amplitude of seismic waves increased

the isolation performance of the periodic foundation gradually decreased. Material parameters played a decisive role in the isolation performance

with structural stiffness decreasing as the thickness and number of rubber layers increased

and increasing with a higher rubber elastic modulus. The maximum attenuation in structural acceleration due to periodic foundations reached up to 53.2%. The research results can provide valuable insights for the practical application of layered periodic foundations.

关键词

Keywords

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