一种常阻尼隔震支座开发及在建筑结构的应用研究

为解决在大变形条件下,隔震支座阻尼力不足的问题,提出一种常阻尼隔震支座。该支座的特征是在传统橡胶支座基础上,竖向并联金属摩擦阻尼器,将二者组合成橡胶与摩擦阻尼器组合而成的新型隔震支座,实现支座在大变形下等效阻尼比不明显降低。通过阻尼器的性能试验,验证了本文构造的可行性;基于SAP2000软件对某隔震框架结构进行分析,对比研究铅芯橡胶支座、常阻尼隔震支座的隔震效果,结果表明常阻尼支座在控制隔震层位移方面具有更大的优势。     

抗拔型三维隔震支座力学性能研究

为解决传统隔震支座竖向抗拔能力较差,且不能对建筑结构进行竖向隔震等问题,提出一种具有较优抗拔能力的三维隔震支座,并研究了该支座水平及竖向自由度的力学性能.首先将具有竖向隔震能力的碟簧组装置与高阻尼橡胶隔震支座串联结合,然后在支座外部设计抗拔装置,共同组成抗拔型三维隔震支座.而后建立了三维隔震支座实用分析模型,并对其水平...     

橡胶隔震支座基本力学性能试验研究

为了满足三维隔震装置对承载元件的需要,设计了一种新型的厚层橡胶隔震支座,该支座的最大特点是能够同时发生水平和竖向变形。通过水平剪切和竖向压缩试验研究了橡胶隔震支座在不同振幅、不同频率组合下的力学性能。试验研究表明,厚层橡胶隔震支座在水平方向的基本力学性能是良好、稳定的,在竖向具有大变形能力。     

实时往复大变形下铅芯橡胶隔震支座力学性能试验研究

针对铅芯橡胶隔震支座在大变形多次实时往复荷载下力学性能退化问题,采用足尺铅芯橡胶隔震支座,通过高速压剪试验设备,对铅芯橡胶隔震支座进行了基本竖向力学性能试验、基本水平力学性能试验、多次不同大变形下实时加载水平力学性能试验,试验结果显示：铅芯橡胶隔震支座在实时往复多次大变形下,随着加载圈数的增加,隔震支座屈服力急剧下降,支座耗能能力降低,到试验结束时屈服力平均下降46.1%,加载圈数对屈服后刚度影响相对较小;实时往复大变形下测得的铅芯橡胶隔震支座屈服力在第2圈以后均小于采用国家标准试验方法得到的屈服力,试验结束时屈服力小于国家标准测到屈服力的43.8%,国家标准试验方法测得的屈服力与实际地震下铅芯橡胶隔震支座的屈服力相比偏小;铅芯橡胶隔震支座实时多次往复变形对其竖向刚度基本没有影响;铅芯橡胶隔震支座在实时往复大变形试验时其力学性能退化,静置一段时间后,其性能基本又恢复到实时往复大变形试验前的状态。     

新型自复位三维隔震结构动力响应数值模拟分析

针对常规水平隔震结构竖向加速度被放大、钢弹簧三维隔震支座抗拉能力差且易发生提离失效等问题,研发新型自复位抗拉三维隔震支座,使结构具有三维隔震能力,防止支座发生提离失效。通过有限元分析软件SAP2000建立采用叠层橡胶隔震支座的常规水平隔震结构模型和采用新型自复位抗拉三维隔震支座的三维隔震结构模型,并对比分析不同地震波作用下的结构动力响应。研究结果表明,常规水平隔震结构水平加速度响应相对于地面显著减小,但竖向加速度响应相对于地面显著增大;三维隔震结构水平加速度响应相对于地面显著减小,竖向加速度响应相对于地面未出现显著放大现象;在地面峰值加速度为0.6g的工况下,常规水平隔震结构隔震支座进入受拉状态,但三维隔震结构隔震支座一直处于受压状态。     

高阻尼厚层橡胶支座力学性能试验研究

为有效延长基础隔震结构的竖向自振周期、实现隔震支座耗能能力,论文设计了一种构造简单的高阻尼厚层橡胶支座,对其进行基本力学性能试验、竖向压缩相关性和水平剪切相关性试验,分析竖向压力、预压力、剪应变、加载频率等参数对支座力学性能的影响规律,结果表明：高阻尼厚层橡胶支座的滞回曲线饱满,耗能效果较好;竖向压力和预压力的变化对支座的竖向刚度影响很大,剪应变和竖向压力的变化对支座水平等效刚度有不同程度的影响,加载频率对支座水平向和竖向力学性能均有影响;高阻尼厚层橡胶支座水平力学性能的试验值与按规范计算的理论值较接近,竖向刚度试验值和理论值相差较大,因此提出了支座竖向刚度公式的修正,并基于试验结果验证其准确性。     

新型叠层橡胶隔震支座的承载特性研究

提出了一种可以减小支座拉应力,增大极限变形能力的新型变截面叠层橡胶隔震支座,根据体积相等的原则建立新型叠层橡胶隔震支座和普通叠层橡胶隔震支座两种有限元模型,通过理论推导给出了变截面橡胶隔震支座屈曲应力随水平位移的关系,研究了新型支座竖向反力分布、屈曲应力及极限剪切变形等承载特性,指出:在相同的竖向荷载与水平位移的条件下,新型支座的最大拉应力减小了30%以上;新型支座的有效承压面积在剪切变形前期保持稳定,后期一直大于普通支座;普通支座要比新型支座更易进入屈曲状态;新型支座的极限水平位移大于普通支座。     

基于Benchmark模型的低刚度隔震支座地震响应研究

建筑隔震设计中广泛使用的铅芯橡胶隔震支座(LRB)在近断层地震作用下,支座位移过大,在满足竖向承载力的同时难以兼顾支座的水平刚度和阻尼值,导致隔震体系的隔震效果不佳,甚至隔震支座可能发生损坏。针对这一问题,研发了一种新型的水平低刚度隔震支座,该支座在满足竖向承载力要求的同时,能将隔震层的水平刚度维持在较低的水准,同时保持较好阻尼性能。本文采用ETABS模拟隔震支座并建立隔震Benchmark模型,通过动力时程分析,对比了传统橡胶隔震方案和水平低刚度隔震方案中结构的最大层间剪力、最大层间位移角和能量耗散等结构响应。结果表明,近断层地震作用下,水平低刚度隔震方案比传统橡胶隔震方案的隔震效果更佳。     

地下管廊管线支吊架隔震支座设计与试验研究

为了提高地下管廊管线抵抗地震灾害作用的能力,本文基于隔震支座设计理论与有限元分析,优化设计了2种小型橡胶支座。采用不同的工艺对橡胶支座进行试制,测试其主要性能指标,并将隔震支座安装在承重支吊架上,进行了减隔震性能试验。结果表明：优化的支座实现了减小水平刚度和确保竖向刚度的最大平衡;采用橡胶硫化压注的支座性能明显好于橡胶分层粘结的方法;铅芯隔震橡胶支座具有更好的耗能能力,插入铅芯越多,耗能能力越好,但水平刚度也随之增大;冲击振动荷载作用下,相比于无隔震支座情况,安装隔震橡胶支座的吊架上方管线加速度减小93.9%,减隔震效果显著。设计的减隔震支座体积小、参数可调、生产工艺简单、减隔震效果好,具有较好的工程应用前景。     

新型叠层橡胶隔震支座抗拉机构研究

叠层橡胶隔震支座抗拉性能远小于抗压性能这一客观情况制约了叠层橡胶隔震支座在大高宽比建筑的推广应用。在研究叠层橡胶隔震支座力学性能的基础上,提出一种新型抗拉机构,利用叠层橡胶隔震支座的抗压能力来承受隔震层的拉力。通过对一栋高层隔震结构在罕遇地震中的地震响应分析,研究新型抗拉机构对大高宽比隔震结构的影响。研究表明新型抗拉机构巧妙地把拉力转化成压力,构造简单,易于设计和制造,采用新型抗拉机构,可以提高隔震层的抗拉能力,减少隔震层竖向位移,降低上部结构地震响应。此机构对于隔震技术向大高宽比结构应用和推广有实际应用的意义。     

带抗拉装置高层隔震结构振动台试验研究

西昌（9度区）某高层基础隔震结构,其上部为框架-核心筒结构,总高度为58.3m（不计入隔震层）,隔震层采用铅芯橡胶隔震支座。为研究该隔震结构的抗震性能及检验带抗拉装置隔震支座的有效性,进行了缩尺比为1/15模型的模拟地震振动台试验。结果表明,隔震层降低了上部结构的加速度反应,隔震层上加速度放大系数小于0.5,可满足抗震设防烈度降低一度的设计目标;隔震结构的位移集中在隔震层,上部结构的层间位移较小,层间位移角满足规范层间位移角限值要求;隔震层力-位移滞回曲线较为饱满,具有良好的耗能能力。罕遇地震作用下,支座出现拉应力,说明隔震结构在高烈度地震作用下存在倾覆的可能性。对角部隔震支座加装抗拉装置后,再次进行振动台试验,结果表明,抗拉装置不会对结构水平向动力特性及支座在正常受压状态下的竖向运动和水平向运动产生显著影响,通过对比证明了其在隔震支座受拉情况下提供的有效抗拉作用。     

成都博物馆基础隔震结构隔震层抗拉性能设计研究

对不规则结构进行基础隔震时,在地震作用下会在隔震层的局部位置产生较大拉力,橡胶隔震支座易受拉破坏进而影响结构安全性。而采用抗拉限位装置可有效解决隔震层抗拉问题,但相关规范对此未提出相应设计方法及安全性能设计指标。结合已建成的成都博物馆基础隔震工程,通过橡胶隔震支座竖向拉伸及剪拉试验,提出橡胶隔震支座抗拉性能设计指标,并配套开发提升橡胶隔震层抗拉性能的抗拉限位装置,通过对整体结构模型在不同强度地震作用时程分析,提出了该不规则结构基础隔震时隔震层抗拉性能的设计方法及设计指标。研究实现了8度罕遇地震作用时,抗拉限位装置不参与工作或保持弹性工作状态;9度罕遇地震作用时,抗拉限位装置处于不屈服状态,橡胶隔震支座出现塑性,但仍具有很高的拉伸承载能力。     

自阻尼叠层橡胶隔震支座力学性能试验研究及刚度分析

对西安建筑科技大学研制的自阻尼橡胶隔震支座在竖向及压剪荷载作用下的力学性能进行了试验研究 ,并与普通橡胶隔震支座进行了对比分析 ,给出了隔震装置的水平及竖向刚度系数。试验研究表明 :自阻尼叠层橡胶隔震支座性能稳定 ,受力性能良好、价格合理、安装方便 ,是一种理想的基础隔震装置。     

并联变刚度隔震支座试验研究

叠层橡胶支座是实现隔震技术最关键因素之一。研发了一种具有摩擦耗能且可以改变刚度的并联组合型变刚度叠层橡胶隔震支座,该支座由内部小支座、外环摩擦板和外环支座共同组成,组合支座水平位移较小时,由内环小支座提供水平刚度和水平恢复力,外环摩擦板提供摩擦力,外环支座自由变形;支座水平变形到设定目标时,由内外环支座共同提供水平刚度,水平刚度明显上升,此时摩擦板处于静止状态。通过足尺试验研究了这种变刚度支座的竖向性能、水平性能和滞回性能。试验表明,在整个过程中内外环支座可以共同承担竖向荷载。     

高阻尼橡胶支座压缩-水平双向剪切作用下力学性能试验研究

隔震橡胶支座在地震中处于竖向受压、水平双向受剪的状态。为了研究高阻尼橡胶支座在三向受力状态下的力学性能,进行了高阻尼橡胶支座的压缩-水平单向剪切和压缩-水平双向剪切力学性能试验,分析了水平双向剪切作用对高阻尼橡胶支座力学性能的影响。研究表明,高阻尼橡胶支座在双向剪切作用下的滞回曲线、耗能、屈服力、屈服后刚度、水平等效刚度和等效阻尼比与单向剪切作用下的力学性能有一定的差异,但二者整体相差不大;压缩-双向剪切作用下高阻尼橡胶支座力学性能的计算可以采用支座在压缩-单向剪切作用下力学性能的计算公式。     

FRP橡胶支座竖向力学性能有限元分析

FRP橡胶支座是指用用纤维复合材料板(FPR)代替传统的天然橡胶支座中的叠层钢板,从而得到的新型橡胶支座。FPR板具有轻质、一定阻尼耗能和造价相对低的特点,也能满足天然橡胶支座的力学性能要求效果,为FRP橡胶支座在隔震(振)方面的广泛应用提供可能,尤其在砌体结构中有很大的优势。本文利用ABAQUS建立三维实体有限元模型对其竖向力学性能分析来同传统橡胶支座对比,验证其可靠性。     

考虑退化效应的滑移铅芯橡胶支座力学性能精细建模与模型验证

隔震支座是隔震结构地震响应控制的关键构件,滑移铅芯橡胶隔震支座具有协调上部结构温致变形、地震作用下可耗能复位等优势,但往复荷载作用下其力学性能退化显著。文章建立考虑支座性能退化的滑移铅芯橡胶支座精细数值模型,开展不同竖向压力、加载频率、加载位移幅值时滑移铅芯橡胶支座压剪力学性能分析,并基于支座试验结果验证模型的准确性,进一步探明支座性能退化对隔震桥梁地震响应的影响。结果表明：竖向压力增大会改变滑移铅芯橡胶支座的滞回力-位移关系,从而提升其耗能性能;加载频率对摩擦力的影响随加载频率增大而显著减小;加载位移幅值越大,支座单周耗能能力、等效刚度随滞回周期的增加减小越显著;相比已有数值模型,考虑支座性能退化的精细数值模型分析结果与试验结果吻合更好,模型误差显著减小。隔震周期越大,支座性能退化对隔震桥梁地震响应的影响越显著,应在隔震结构设计与性能分析中予以关注。     

具有软着陆保护的橡胶支座隔震体系

文中提出了一种由承载橡胶支座和一端具有摩擦滑动面的后备支座组成的并联隔震体系,用以防止承载橡胶支座发生大变形失稳破坏,充分发挥其剪切变形能力,从而达到既经济又安全的抗震设计。体系中的后备支座可以在上部结构施工完毕以后再进行安装,并应保证其在正常使用状态下基本不受竖向荷载。当发生强烈地震时,随着承载支座发生较大的水平向变形并出现下沉的倾向,轴压力逐渐从承载支座转移到后备支座上,后备支座的摩擦面出现滑动,由于滑动面上的力是随轴压力增大而增大的,因此后备支座实际上是一个具有变摩擦滑动特性的软着陆机构,它不仅保护了承载支座免遭大变形失稳破坏,同时还能提供摩擦阻尼,在限制隔震层的位移方面发挥良好的作用。文中对这种并联隔震体系的力学特性和分析计算方法进行了详细的讨论,并用实例展示了在发生水平向大变形条件下,轴压力从承载支座向后备支座上转移的情况。     

串联型变刚度叠层橡胶隔震支座试验研究

叠层橡胶支座是隔震技术关键因素之一,研发了一种串联型变刚度叠层橡胶隔震支座。该串联型变刚度叠层橡胶隔震支座初始阶段提供较小水平刚度(小于串联型变刚度叠层橡胶隔震支座中较小直径支座的刚度)。当水平剪切变形达到设计目标时,通过限位装置提供第二刚度,使其出现较大变形时具有较大的大水平刚度。通过足尺支座试验,研究了该串联型变刚度支座的竖向性能、水平性能和滞回性能,并给出了该串联型变刚度支座的计算模型。     

桥梁实用新型减隔震支座的基本力学性能

桥梁减隔震设计主要以减隔震装置的变形来耗散地震能量,为了同时满足桥梁在正常使用阶段的位移和地震作用下的耗能要求,基于摩擦摆支座和铅芯橡胶支座的组合,本文设计了一种实用新型的减隔震支座,通过内嵌式将"滑移隔震"转换装置的上下两个部分连接起来。首先描述了该支座的具体构造和工作原理,并对比验证了该支座的力学特性。最后通过一系列的剪切变形相关性试验(包括不同剪切位移、不同竖向压应力和不同滑移量),总结了该支座的剪切变形性能曲线,结果表明,该桥梁减隔震支座可以同时满足位移变形要求和耗能减震要求,为后续桥梁减隔震优化设计及其工程应用提供了重要的参考。