矩形废旧叠层轮胎隔震垫竖向力学性能研究

对矩形废旧叠层轮胎隔震垫进行了竖向力学性能试验,分析了层数、设计压应力对隔震垫竖向压缩性能、竖向变形性能和最大压应力的影响。结果表明:矩形废旧叠层轮胎隔震垫具有可靠的竖向承载力和稳定的竖向变形能力;竖向刚度随着层数的增加逐渐减小;随着设计压应力的增加竖向刚度逐渐增大。     

基于STP的柱下新型隔震装置隔震特性研究

为解决废旧叠层轮胎垫(STP)隔震体系在村镇建筑使用中,缺少柱下STP隔震装置,限制其在村镇建筑中推广应用这一问题,设计一种基于STP的柱下新型隔震装置。对截面尺寸为100mm×100mm、140mm×140mm、180mm×180mm,高度72mm的STP在压应力4MPa、5MPa、6MPa下进行低周往复试验,结合隔震机理、破坏特征、承载力衰减、刚度退化、等效阻尼比等变化特性,研究此柱下新型隔震装置的隔震失效机理、滞回耗能特性。结果表明：此新型隔震装置中STP在不同设计压应力、截面尺寸下均有稳定的耗能能力;在水平位移±20mm下,挤压测STP内部钢丝网与橡胶脱离分开,其承载力在不同参数设计下衰减较为明显;在截面尺寸140mm×140mm、压应力5MPa作用下,新型隔震装置各项滞回耗能特性均无显著变化,建议将此参数设计作为在村镇隔震结构设计时柱下新型隔震装置中的基本参数。该研究成果为STP隔震体系在村镇建筑中的应用提供理论参考。     

尼龙橡胶隔震支座力学性能试验研究

为了研究尼龙橡胶隔震支座力学性能及加强层材料对支座力学性能的影响,设计了3种尼龙橡胶隔震支座,进行了力学性能对比试验。试验内容包括竖向压缩性能试验、水平剪切性能试验和极限性能试验。结果表明:尼龙橡胶隔震支座力学性能稳定,而支座的竖向刚度、水平刚度和阻尼比与加强层材料有关。尼龙橡胶隔震支座竖向极限承载力达20 MPa以上,水平极限剪应变达350%,可以满足村镇低矮房屋的抗震要求。     

叠层厚橡胶支座力学性能及其震振双控性能分析

为实现地铁上盖建筑的震振双控效果,可将叠层厚橡胶支座用于该类结构体系转换层。与普通橡胶支座相比,叠层厚橡胶支座的单层橡胶厚度较大,既可用于水平隔震,又可减小上部结构的竖向振动。为准确评估其在地铁上盖建筑中的效果,设计了第一形状系数为6.82的叠层厚橡胶支座,并对足尺支座开展竖向压缩、水平剪切、竖向拉伸和高面压稳定性能试验。探究了竖向压应力、剪应变和加载频率等对支座力学性能的影响规律,得到了设计阶段叠层厚橡胶支座竖向压缩刚度、水平等效刚度、等效阻尼比和拉应力值等性能指标。基于试验力学性能指标,建立了固接模型、普通橡胶支座和叠层厚橡胶支座的地铁上盖结构模型,分别以选取的地震波和实测三向地铁振动为激励,通过时程响应分析,验证了叠层厚橡胶支座的震振双控效果,为地铁上盖建筑的震振双控提供技术方案。     

低造价无粘结隔震支座力学及抗震性能试验研究

针对我国村镇地区的实际需求,提出了一种由尼龙板和橡胶片叠层放置不经过黏结和硫化直接成型的无粘结隔震支座。首先对该支座进行了压缩特性、水平剪切特性、剪应变相关性、频率相关性、竖向极限特性等力学性能试验。另外,为进一步掌握该支座在村镇建筑中的工作性能,以刚体质量块代替刚度较大的砌体建筑物,进行了振动台模拟试验,研究隔震模型在不同工况下的隔震层位移和加速度的控制效果。试验结果表明,支座力学性能稳定,减隔震效果显著,满足一般村镇建筑的实际需要。     

尼龙织物增强橡胶支座力学性能试验研究

为了探讨影响尼龙织物增强板式橡胶支座力学性能的主要因素，设计加工了三种橡胶总厚度相同、尼龙织物加强层层数不同的板式橡胶支座，对其进行了竖向压缩试验与水平剪切试验。试验结果表明：该类支座力学性能稳定，在10MPa压应力下未出现肉眼可见的损伤。各支座随设计压应力从5MPa增加至10MPa,竖向压缩刚度上升近80%,随尼龙织物加强层层数增加小幅降低；竖向等效阻尼比随设计压应力增大而减小约17%,受尼龙织物加强层层数影响不大。5MPa压应力作用下，支座剪切滞回曲线平滑且饱满，最大剪应变达到300%时支座工作性能仍保持良好。随着剪应变增加，支座先后出现卷曲、翻滚等变形形态，支座水平剪切刚度也因此表现出先减小后增大的趋势。因为尼龙织物受剪变形，尼龙织物层数越多支座的水平剪切刚度减小。各支座的水平等效阻尼比均在9%～13%之间，织物层数对其略有影响。     

叠层轮胎隔震垫竖向力学性能试验研究

对3种常用轮胎型号的四季胎和雪地胎叠层轮胎隔震垫(STP)进行竖向力学性能试验。研究宽度、长度及轮胎类型对其竖向极限强度、竖向压缩刚度以及竖向变形性能的影响。研究结果表明:轮胎类型对STP竖向极限强度影响较小,相同尺寸下雪地胎较四季胎的竖向极限强度分布较为集中,相对稳定。竖向压缩刚度随STP宽度和长度的增加而增加,同一尺寸下四季胎STP的竖向压缩刚度比雪地胎STP高出5%左右。两种轮胎类型STP的竖向变形性能均小于3%,具有良好的变形性能。     

低矮砌体结构橡胶隔震支座力学性能研究

数量众多又缺乏抗震措施的村镇民居已成为我国抗震设防的薄弱环节,为解决这一问题,将日趋成熟的橡胶支座隔震技术应用到村镇低矮砌体结构民居中,分析其力学性能和设计方法。针对低矮砌体结构的特点,设计3种规格的橡胶隔震支座,通过拟动力试验研究隔震层在模拟地震作用下的破坏过程和滞回曲线,得到隔震层和支座的等效水平刚度、屈服后刚度、阻尼比等力学性能,分析其在不同强度地震作用下力学性能的变化,并对比支座的力学参数测定值。验证了按照底部剪力法对低矮砌体结构隔震支座进行设计的合理性,得到了适用于村镇低矮砌体结构的隔震支座的力学性能参数,提出了该类支座在地震作用下的破坏机理,并为制订村镇砌体结构隔震技术方面的相关规程提供试验数据和力学分析方法。     

新型纤维增强工程塑料板夹层橡胶隔震支座力学性能试验研究

本文研究开发了一种适用于经济欠发达地区的低造价新型隔震装置———纤维增强工程塑料板夹层橡胶隔震支座(SFRPB)。这种新型隔震支座选用不饱和聚酯玻璃纤维增强塑料板代替普通叠层橡胶隔震支座中的钢板,使之具有重量轻,造价低,性能好,隔震效果明显,运输和施工安装方便的优点。本文对SFRPB支座进行了压缩特性、极限压缩性能、剪切特性、剪切应变相关性及轴向面压相关性等力学性能试验。研究表明:不饱和聚酯玻璃纤维增强塑料板满足隔震支座对加劲材料力学性能的要求,可作为加劲板替代普通叠层橡胶隔震支座中的钢板。SFRPB支座性能稳定,竖向刚度远大于水平向刚度,是一种理想的隔震装置。     

隔震结构高宽比及支座竖向力分析

采用基于一阶振型的简化设计方法,推导出竖向地震、水平地震、重力荷载下支座竖向力计算公式,得出边支座拉应力和压应力的控制荷载组合,并讨论了支座竖向力、结构周期、场地类别、设防烈度、支座布置对隔震结构高宽比限值的影响。结果表明：(1)减少宽度方向的支座排数,可以降低罕遇地震下隔震结构支座拉应力;(2)重力荷载下支座压应力小于某界限点压应力时,高宽比限值由罕遇地震下拉应力控制;大于界限点压应力时,高宽比限值由罕遇地震下压应力控制,该界限点与特征周期以及上部结构特性相关;(3)隔震结构周期变长,高宽比限值会相应提高,合理选择隔震层刚度,可以将隔震技术用于高宽比较大的建筑。     

铅芯废旧轮胎隔震垫（LRTP）力学性能试验研究

针对“小震致灾”甚至“小震大灾”的我国村镇房屋,为提高其抗震能力,研发一种造价低廉、构造简单、施工简便、后期维护成本低的铅芯废旧轮胎隔震垫（LRTP）。通过铅芯废旧轮胎隔震垫（LRTP）和废旧轮胎隔震垫（RTP）竖向和水平向力学性能对比试验,详细分析研究了两者的竖向极限承载力、竖向压缩刚度、抗剪承载力、水平等效刚度和等效阻尼比等力学参数及破坏模式,得到铅芯废旧轮胎隔震垫（LRTP）的力学性能显著优于废旧轮胎隔震垫（RTP）,其中LRTP的抗剪承载力和极限剪应变显著高于RTP,且具有更强的耗能能力,其等效阻尼比接近工程常用的铅芯橡胶支座 (LRB) ,此外,LRTP造价低廉环保,故十分适合用于提高我国村镇房屋抗震能力,从而减少人员伤亡和经济损失。     

低温对天然橡胶支座力学性能与隔震结构地震反应的影响

为研究在低温条件下温度对天然橡胶支座性能的影响,通过设置-40℃、-30℃、-20℃和23℃不同温度工况对直径为500 mm和600 mm的天然橡胶支座进行了拟静力试验。试验表明,随着温度降低,支座的力学性能也随之变化。在-40℃条件下,直径为500 mm的天然橡胶支座的竖向压缩刚度和水平等效刚度与常温23℃时相比分别增加了29.9%、11.4%,直径为600 mm的天然橡胶支座的竖向压缩刚度和水平等效刚度与常温23℃时相比分别增加了42.3%、49.1%。结合低温下隔震支座的相关参数,对隔震结构进行了地震反应分析。分析表明,考虑低温影响后,随着温度降低,隔震结构中震下的层剪力和水平向减震系数随之增大,大震下的层位移角随之增大。     

低造价工程塑料板叠层橡胶隔震支座极限性能研究

采用短切纤维增强工程塑料板作为隔震支座的增强材料，制成低造价隔震支座。与传统隔震支座不同，选用的增强材料强度较低时，低造价隔震支座的极限性能由增强材料的强度控制，破坏形态主要体现为板材的断裂。为了研究该支座特有的破坏形态，进行了轴压和压剪状态的极限性能试验，结合ABAQUS有限元分析，研究不同受力状态下的破坏机理。结果表明:支座轴压的破坏形态为支座中部工程塑料板的断裂，在板材中部产生竖向裂缝，为加劲层拉应力引起的拉断；支座压剪状态下的破坏形态为封板及内部工程塑料板断裂，裂缝在截面上为X形分布，为剪切变形时“翘曲”作用引起的弯曲破坏。利用有限元分析对该支座进行参数优化，建立了不同橡胶层厚度、板厚度及板刚度的3种对比模型，结果表明，减小单层橡胶层厚度、增加板厚度有利于提高支座的极限性能，而提高板刚度则不利。同时，给出了支座性能最优的设计建议。     

尼龙织物增强厚层橡胶支座力学性能试验研究

为研究尼龙织物对厚层橡胶支座力学性能的影响,设计制作了一块厚层橡胶支座和一块尼龙织物增强厚层橡胶支座。对支座进行了压缩和压剪试验,对比分析其刚度、阻尼比、滞回环面积、残余变形等基本力学性能。结果表明：增加尼龙织物对支座竖向力学性能影响较小,两块支座的竖向刚度小,等效阻尼比在不同压应力水平下均超过6%。但尼龙织物对厚层橡胶支座的水平压剪力学性能影响较大,支座的水平剪切刚度与滞回耗能能力均得到显著提高,残余变形明显减小。上述研究成果可为此类支座的设计、试验与工程应用提供参考。     

橡胶隔震支座竖向刚度有限元模拟与试验研究

针对现有叠层橡胶支座竖向刚度计算方法不能准确反应厚层支座竖向刚度的问题,以试验和有限元分析为基础,确立叠层橡胶支座竖向刚度的计算方法.结果表明:橡胶压缩模量计算的不准确造成了现有竖向刚度计算公式不适用于厚层橡胶支座,试验和有限元的对比证明有限元可模拟出真实结果,并得出第一形状系数与橡胶压缩模量的实际关系.     

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。     

高层隔震结构提离摇摆耦合理论模型及振动台试验验证

基于受力及变形方程的微分求解给出高层隔震结构考虑支座水平及竖向刚度衰减规律和结构摇摆效应的耦合动力理论模型,并给出摇摆角、压应力及剪应变对隔震层水平及竖向的力学性质影响规律。对高宽比为5及25的隔震结构进行振动台试验研究,试验结果表明大高宽比隔震结构动力特性出现明显振型二阶效应,地震动作用下大高宽比结构隔震层摇摆角响应比小高宽比结构大,在输入地震动峰值06g时两者差值达到5倍以上,且大高宽比结构出现明显的支座受拉现象。对隔震层水平、竖向及摇摆响应的理论计算值和试验实测值进行对比,结果表明理论和试验结果较为一致。进一步分析4种高宽比隔震结构的摇摆角响应,得到摇摆角随高宽比增加而增大的结果。大高宽比隔震结构更易产生摇摆响应,隔震层的摇摆角不可忽视,因此高层结构在隔震设计中应考虑隔震层的摇摆响应和支座受拉的情况。     

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。     

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。     

北京化工大学高精尖创新中心隔震设计

北京化工大学高精尖创新中心地上部分主要建筑功能为实验室及办公室。主体结构地上10层,结构高度为43.2m,地上结构体系为框架-剪力墙结构。为保证上部实验室仪器的安全及精密性,并防止地震作用下危险化学物品带来的二次灾害,本建筑采用隔震设计。隔震层由铅芯橡胶支座、普通橡胶支座、滑动支座组合而成。在±0m位置处设置橡胶隔震支座,在电梯核心筒处基础顶面设置滑动支座,并在隔震支座下支柱顶设置拉梁。主要阐述框架-剪力墙结构隔震设计的关键及难点问题,重点研究罕遇地震下支座最大拉应力计算分析、隔震支墩设计、核心筒底板滑动支座布置方法等。分析结果表明,采用拉压刚度双线性模型来模拟支座竖向刚度,能够真实地反映大震作用下支座的拉应力状态。