考慮支座極限變形的串聯(lián)隔震體系性能分析與振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究.pdf

1、近年來(lái)，地震的頻繁發(fā)生給各地震區(qū)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，特別是近場(chǎng)地震造成的損失和傷亡更加嚴(yán)重。隨著隔震技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用，隔震建筑如雨后春筍般涌現(xiàn)出來(lái)。由于工程的需要，隔震建筑呈多種發(fā)展形式，包括了基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)、層間隔震結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的串聯(lián)隔震結(jié)構(gòu)。對(duì)于基礎(chǔ)隔震結(jié)構(gòu)和層間隔震結(jié)構(gòu)在建筑抗震規(guī)范中已有明顯的體現(xiàn)，然而，對(duì)于復(fù)雜的串聯(lián)隔震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在規(guī)范中并沒有明顯針對(duì)性的要求。隨著串聯(lián)隔震結(jié)構(gòu)的大量建設(shè)，將疊層橡膠支座連接于鋼筋混凝土

2、柱頂部形成隔震層的現(xiàn)象比較常見，其被定義為串聯(lián)隔震體系。對(duì)于串聯(lián)隔震體系的力學(xué)性能和試驗(yàn)研究相對(duì)較少，特別是在串聯(lián)隔震體系廣泛應(yīng)用的情況下，對(duì)于串聯(lián)隔震體系的理論和試驗(yàn)研究就顯得更加重要。本文在研究此問題的過程中采用漸進(jìn)式的分析方法，首先分析了不同邊界條件下疊層橡膠支座的水平剛度變化，然后對(duì)串聯(lián)隔震體系的水平剛度進(jìn)行了研究，再針對(duì)罕遇地震下疊層橡膠支座的變形特點(diǎn)，對(duì)串聯(lián)隔震體系進(jìn)行性能分析，同時(shí)，用有限元方法和理論分析探討了串聯(lián)隔震體系

3、的恢復(fù)力模型、質(zhì)點(diǎn)模型和地震響應(yīng)，最后對(duì)串聯(lián)隔震體系進(jìn)行了近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)地震下的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究，最終完成了整個(gè)串聯(lián)隔震體系的理論和試驗(yàn)研究。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
　　1.針對(duì)隔震結(jié)構(gòu)中疊層橡膠支座端部連接的特點(diǎn)，推導(dǎo)了考慮不同邊界約束狀態(tài)下疊層橡膠支座的水平剛度方程，用算例分析了邊界條件對(duì)疊層橡膠支座的水平剛度的影響，探討了不同邊界條件下端部約束能力和豎向荷載對(duì)疊層橡膠支座的水平剛度的影響:然后，對(duì)典型的下

4、部邊界約束問題的串聯(lián)隔震體系進(jìn)行了分析，針對(duì)其自身的特點(diǎn)，考慮疊層橡膠支座和鋼筋混凝土柱相互作用，在彎-剪-壓作用下推導(dǎo)了串聯(lián)隔震體系的水平剛度方程，對(duì)9種普通的疊層橡膠支座對(duì)應(yīng)的串聯(lián)隔震體系的水平剛度進(jìn)行了參數(shù)分析，提出了簡(jiǎn)化方程。并針對(duì)某一類代表性的疊層橡膠支座對(duì)應(yīng)的串聯(lián)隔震體系水平剛度方程進(jìn)行了參數(shù)影響分析，與用有限元模型的分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證模型的正確性和適用性;
　　2.針對(duì)建筑抗震規(guī)范的相關(guān)規(guī)定隔震層下部結(jié)構(gòu)和構(gòu)件要

5、進(jìn)行罕遇地震下變形和承載力驗(yàn)算的要求，進(jìn)行了以疊層橡膠支座的極限變形為基礎(chǔ)，考慮鋼筋混凝土柱的不同損傷狀態(tài)的串聯(lián)隔震體系的性能分析，討論了串聯(lián)隔震體系的性能指標(biāo)限值，并與靜力試驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比;
　　3.在隔震結(jié)構(gòu)中串聯(lián)隔震體系以隔震層的形式存在，隔震結(jié)構(gòu)在進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算時(shí)串聯(lián)隔震體系的恢復(fù)力模型就較為關(guān)鍵。用有限元軟件Marc對(duì)帶鉛芯疊層橡膠支座的串聯(lián)隔震體系進(jìn)行了非線性力學(xué)性能分析，系統(tǒng)的分析了力和變形關(guān)系、等效水平剛度和破壞等力學(xué)

6、特性，并與試驗(yàn)部分結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析:基于鉛芯疊層橡膠支座的恢復(fù)力模型提出串聯(lián)隔震體系的恢復(fù)力模型，探討串聯(lián)隔震體系參數(shù)對(duì)雙質(zhì)點(diǎn)模型和單質(zhì)點(diǎn)模型的特性的影響，采用單質(zhì)點(diǎn)模型分析了近場(chǎng)地震作用下串聯(lián)隔震體系的動(dòng)力響應(yīng)和減震效果，探討了地震動(dòng)加速度峰值對(duì)串聯(lián)隔震體系減震效果的影響;
　　4.對(duì)串聯(lián)隔震體系進(jìn)行了近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)地震作用下的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，研究串聯(lián)隔震體系的動(dòng)力響應(yīng)特點(diǎn)，對(duì)比了近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)地震作用下串聯(lián)隔震體系的動(dòng)力響應(yīng)，分析了近場(chǎng)