周期性基礎隔震新體系設計方法研究

《周期性基礎隔震新體系設計方法研究》是依託北京交通大學，由石志飛擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：周期性基礎隔震新體系設計方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：石志飛
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

申請者將固體物理學中周期性材料表現出的頻率帶隙特性引入土木工程領域，提出了研究開發周期性隔震基礎新體系的構想，我們前期的研究成果表明，相比傳統的隔震措施，周期性隔震基礎具有更加明顯的隔震效果，而且，開發此類隔震新體系是可行的。考慮鋼筋混凝土材料的正交各向異性特性，本項目將主要針對筏板基礎、箱型基礎和樁基礎等幾種常用的工程結構基礎形式，尋求相應的改進設計方法，使這些基礎具有周期性並產生頻率帶隙；通過對帶隙進行最佳化，進一步使周期性基礎的頻率帶隙與地震動的卓越周期相匹配，從而使周期性基礎具有隔離地震動卓越周期頻段地震波向上部結構傳輸的能力。此外，本項目還將研究周期性基礎與傳統隔震措施的聯合套用以及上述周期性基礎的破壞模式。通過本項目的研究，可望給出幾種能夠同時隔離水平和豎向地震動的實用基礎設計方法，並且能夠加快推進周期性隔震基礎新體系套用於實際工程的步伐。

結題摘要

固體物理學研究發現，周期材料具有頻率衰減域特性，即當輸入波的頻率處於周期材料的頻率衰減域範圍內時，波無法在該周期材料中傳播。本項目從周期材料具有的衰減域角度出發，主要針對筏板基礎、箱型基礎和樁基礎等幾種常用的工程結構基礎形式，研究建築結構隔震減振設計新方法；通過設計首先使這些基礎具有頻率衰減域，進而對衰減域進行最佳化，使周期性基礎的衰減域與地震動的“卓越”周期相匹配，從而使周期性基礎具有隔離地震動“卓越”周期頻段地震波向上部結構傳輸的能力。此外，在本項目的研究中，還研究了周期結構衰減域新的分析方法、研究了混凝土的配筋率和各向異性特性對衰減域的影響、以及材料的初應力對衰減域的影響，得到了一些便於工程套用的結果。通過本項目的實施，不久豐富了周期性結構的研究內容和分析方法，也進一步促進了周期性隔震基礎新體系套用於實際工程的步伐。在本項目資助下，已發表SCI期刊論文15篇，會議論文多篇，完成學術專著一部（擬於2016年出版），獲國家發明專利1項，畢業博士研究生2名，碩士研究生7名。