串聯(lián)隔震體系屈曲后屈曲及大變形力學(xué)行為.pdf

1、在已有的建筑結(jié)構(gòu)控制技術(shù)中,基礎(chǔ)隔震技術(shù)在最近的幾次地震中被證明是一種減輕地震災(zāi)害有效的方法。在實(shí)際工程中大多數(shù)隔震結(jié)構(gòu)采取了由地下室懸臂柱和疊層橡膠隔震支座組成串聯(lián)隔震體系的隔震方案,維持疊層橡膠支座的穩(wěn)定性是確保隔震支座實(shí)現(xiàn)其隔震功能的重要環(huán)節(jié)。由于懸臂柱柱身變形及串聯(lián)系統(tǒng)的二階效應(yīng)對隔震支座的承載力和復(fù)位性能會產(chǎn)生一定的不利影響,有關(guān)懸臂柱與橡膠隔震支座串聯(lián)系統(tǒng)的安全性問題,成為工程設(shè)計(jì)和研究人員目前關(guān)注的焦點(diǎn)之一。本文針對這一問

2、題,系統(tǒng)研究了串聯(lián)隔震體系的屈曲、后屈曲和大變形等力學(xué)行為。主要內(nèi)容包括以下幾個方面:
　　 (1)針對串聯(lián)隔震系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題,建立臨界荷載的控制方程,探討參數(shù)變化對臨界荷載的影響。首先建立單個疊層橡膠支座穩(wěn)定性分析的場矩陣;其次根據(jù)傳遞矩陣法建立了串聯(lián)隔震系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的場矩陣,并根據(jù)所得的場矩陣建立了其臨界荷載的控制方程,避免了繁瑣的力學(xué)推導(dǎo)過程;最后計(jì)算了兩種不同型號的串聯(lián)隔震系統(tǒng)的穩(wěn)定性,著重探討了疊層橡膠支座和地下室

3、柱參數(shù)變化對串聯(lián)隔震系統(tǒng)臨界荷載的影響。
　　 (2)針對串聯(lián)隔震系統(tǒng)的水平剛度問題,建立水平剛度計(jì)算公式,探討了壓應(yīng)力對水平剛度及結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響。首先建立了單個疊層橡膠支座的場矩陣;其次根據(jù)傳遞矩陣法建立了串聯(lián)隔震系統(tǒng)的場矩陣,推導(dǎo)出串聯(lián)隔震系統(tǒng)的水平剛度計(jì)算公式;最后探討了壓應(yīng)力對水平剛度及結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的影響。
　　 (3)為了解決帶連梁串聯(lián)隔震系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題,建立了基于傳遞矩陣法的臨界荷載求解公式。首先建立穩(wěn)

4、定性分析單個支座的場矩陣和連梁等效成抗彎彈簧的點(diǎn)矩陣;其次根據(jù)傳遞矩陣法建立串聯(lián)隔震系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的特征矩陣,并根據(jù)所得特征矩陣建立其臨界荷載的控制方程;最后通過計(jì)算兩種不同型號的串聯(lián)隔震系統(tǒng)的臨界荷載和探討連梁參數(shù)變化對串聯(lián)隔震系統(tǒng)臨界荷載的影響。
　　 (4)利用微分求積法計(jì)算分析了基于考慮剪切變形和不考慮剪切變形兩種模型梁柱的大變形和后屈曲力學(xué)行為。首先以不考慮剪切變形及考慮軸線伸長的模型,建立了大撓度非線性幾何方程,利用

5、微分求積法求解了梁柱的后屈曲和大變形力學(xué)行為;其次以考慮剪切變形和軸線伸長的模型,建立了精確大撓度非線性幾何方程,并利用微分求積法對比分析了基于兩種不同模型梁柱的后屈曲和大變形行為。
　　 (5)探討了疊層橡膠隔震支座和串聯(lián)隔震體系的后屈曲和大變形力學(xué)行為。把疊層橡膠隔震等效成均質(zhì)彈性體,考慮軸線伸長和剪切變形,建立了大撓度非線性幾何控制方程,利用微分求積法求解疊層橡膠隔震支座的后屈曲和大變形力學(xué)行為;對串聯(lián)隔震體系,建立考慮軸