中文摘要：

我国汶川5.12地震后对建筑物的抗震性能提出了更高要求，未来十年内高层隔震结构的建设会得到迅速发展。强地震场下高层隔震结构的损伤机理及破坏倒塌模式已成为高层隔震结构亟待解决的研究课题。本项目旨在研究高层隔震结构的倒塌破坏模式和控制等基础性内容通过研究强地震场复杂受力条件下隔震层及隔震支座的损伤演化规律，建立高层隔震结构隔震层及隔震支座的损伤细观和宏观动力模型；通过研究土/基础/隔震层/上部结构之间的损伤耦合效应，建立多维强地震场下考虑结构-介质动力耦合效应、损伤力学特性、地震非平稳随机过程的高层隔震结构地震分析方法；通过研究强地震场作用时高层隔震结构的损伤机理和倒塌破坏机制，建立高层隔震结构动力灾变全过程的精细数值模拟方法。本项目的研究将揭示高层隔震结构的损伤机理和倒塌破坏模式，掌握其性态特征和倒塌控制策略，对高层隔震结构的发展具有普遍意义与重要的学术价值，有利于推动高层隔震技术的发展。

结论摘要：

本项目研究了高层隔震结构的倒塌破坏模式和控制等基础性内容，具体研究内容和工作成果包括①开展了直径从600mm到1000mm原型隔震支座力学性能的损伤试验研究，依据试验的调查结果，总结了支座的损伤类型，确认了支座损伤破坏的判别条件；研究了强地震场复杂受力条件下隔震层及隔震支座的损伤演化规律，建立了隔震支座的损伤精细化模型，模拟了铅芯橡胶支座实体模型在水平变形到达极限变形状态时破坏失效现象，以及建立了铅芯橡胶隔震支座考虑损伤的四线段宏观恢复力模型；建立了高层隔震结构动力灾变全过程的精细数值模拟方法，分析了隔震层单个、多个及全部隔震支座失效的结构动力响应。②提出了高层隔震结构倒塌分析的地震动强度指标(IM)，分析了不同地震强度指标与最大变形的相关性，建立了适用于高层隔震结构倒塌性能分析的数学模型，基于基底剪力及能量等效原则来建立简化分析模型与原结构模型之间的转换关系及简化模型的参数取值，并提出了基于单质点及双质点模型的地震响应简化分析方法-单纯质点法，考虑了具有偏压竖向刚度概念的隔震层转动刚度，建立了高层隔震结构简化平动加摆动多质点模型，基于隔震支座的等效刚度和等效粘滞阻尼比建立了高层隔震结构的动力方程。采用状态空间法和虚拟激励法分析了考虑随机地震作用的高层隔震结构倒塌概率性能。③提出了一种新的表征滞回耗能的显式能量谱模型，该模型基于新的参数-特征滞回耗能系数来反映滞回耗能、屈服力系数及延性系数之间的关系。建立了非弹性单自由度(SDOF)系统的总输入能量的等效速度比谱模型，基于提出的能量谱模型及能量平衡原理预测了非弹性单自由度系统的最大位移值。基于等效速度比谱模型及等效单自由度模型建立了近远场地震作用下三维高层隔震结构抗倒塌性能的多模态评估理论，采用评估方法分析了三维建筑结构隔震结构在44条远场地震波和20条近场地震波的抗倒塌能力。④开展了模型比例1/30、模型总重25t的复杂隔震结构地震模拟振动台损伤试验研究，模拟了隔震层1/3支座在强地震场作用下退出工作时结构动力响应，测试了模型在多遇地震、设防地震、罕遇地震及超大震作用下的地震响应，观测了隔震支座及主要抗侧构件在地震作用下的破坏形态，掌握了强地震场作用时高层隔震结构的损伤机理和倒塌破坏机制。提出了强震下隔震层变形过大的承台限位和阻尼器限位控制方法。结合高层隔震建筑实际工程，研究了不同限位装置及受力条件下高层隔震结构