预应力橡胶隔震支座力学性能试验研究

在对预应力橡胶隔震支座(PRB)进行水平和竖向单调静力加载试验基础上,研究了其竖向刚度和水平刚度等力学性能及变化规律,对适用于计算普通橡胶隔震支座(RB)的竖向刚度公式进行修正,同时提出PRB水平刚度的简化计算方法。此外,通过对PRB进行反复加载试验,研究了其水平滞回耗能性能。研究结果表明,PRB竖向刚度趋于常数,但其计算公式不能沿用适应于RB竖向刚度计算公式;PRB的水平刚度为变刚度,这有利于地震时的水平限位;与RB相比,PRB具有较好的耗能能力。     

预应力厚层橡胶支座隔震性能研究

针对现有隔震支座的不足,在普通叠层橡胶隔震支座(RB)的基础上,适当增大橡胶层厚度,结合预应力原理,提出一种新型的预应力厚层橡胶隔震支座(PRB)。在模型试验的基础上,建立其隔震结构非线性分析模型,推导了其水平刚度计算解析公式,编制相应的分析程序,分析和研究其工作原理及力学性能;通过时程反应分析,研究了其隔震性能。研究结果表明：PRB是水平变刚度支座,刚度大小与支座的水平位移等有关;它除具有RB的水平隔震性能外,还具有良好的水平限位等性能,地震强度越大,水平限位性能越好。     

刚性限位对基础隔震结构动力响应影响试验研究

为防止隔震层在极罕遇地震作用下出现过大变形而导致隔震设施损坏,部分隔震结构安装了钢墩或钢筋混凝土墩等刚性限位装置。为了研究刚性限位对基础隔震结构动力响应的影响,设计三层单跨钢框架基础隔震结构以及钢墩、钢筋混凝土墩、带橡胶垫层钢墩三种刚性限位器,并进行振动台试验。研究不同预留间隙时三种限位器对基础隔震结构的位移、加速度、接触力以及隔震支座竖向荷载等动力响应影响的规律。试验结果表明,刚性限位器能有效减小其隔震层位移,但也会对上部楼层产生较高大的不利响应,同时会增大隔震支座的竖向荷载,甚至使支座产生拉应力。在钢墩前设置橡胶垫层能明显减小上部结构的加速度响应,对上部结构位移响应、隔震支座竖向力及碰撞点处接触力影响不大。     

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。     

结构工程竖向隔震技术研究进展

为进一步推动竖向隔震技术在结构工程中的应用,对国内外竖向隔震技术的研究进展进行了详细阐述。从耗能材料、构造形式、隔震机理等方面对结构工程竖向隔震技术进行分类汇总,介绍了橡胶竖向隔震支座、弹簧竖向隔震支座、气压及液压竖向隔震支座等典型隔震技术与一些新型隔震技术,并对其起源发展、几何构造、隔震性能、改进优化及优点缺点进行总结和综合比较。在文献总结的基础上,提出了今后竖向隔震技术的发展方向与关注重点。结果表明:橡胶竖向隔震支座性能稳定,造价较低,但是耗能能力一般,竖向隔震效果有限;弹簧竖向隔震支座性能较好,理论研究与工程应用较为成熟与普遍,适合推广;气压及液压竖向隔震支座性能优异,但是对密封缸的密闭性要求较高,造价昂贵且维修难度大;部分新型竖向隔震支座仅停留在理论及试验研究阶段,由于其构造复杂,造价较高,难以应用于实际工程中;相关结论可为竖向隔震技术的发展提供参考。     

基础隔震结构竖向地震反应试验研究

通过模拟地震振动台试验,研究了基础隔震结构的竖向地震反应特点.首先通过对不同支座的竖向力进行比较可知,基础隔震结构在遭遇水平地震波时,位于支座布置平面中非对称轴的支座处可能产生较大的竖向反应;其次对隔震结构和非隔震结构的竖向地震反应进行对比分析可知,基础隔震结构对于竖向地震动的隔震效果不明显.因此竖向地震动对结构的作用不可忽视,在进行基础隔震结构抗震设计中应加以关注.     

大跨度钢桁架隔震结构隔震性能及影响规律分析

由于大跨空间结构竖向振动问题突出,水平隔震支座难以有效控制结构的竖向地震响应。将摩擦摆水平隔震支座和空气弹簧-摩擦摆三维隔震支座应用于大跨度钢桁架中,分析钢桁架水平隔震结构和三维隔震结构的隔震控制效果。结果表明,水平隔震和三维隔震均延长了结构自振周期,隔震后一阶振型为上部桁架结构沿水平方向的整体平动。时程分析显示,在普通地震动、近断层脉冲型地震动和远场长周期地震动作用下,水平隔震支座对桁架水平和竖向节点峰值加速度的平均隔震率分别为43.4%和9.2%,三维隔震支座对桁架水平和竖向节点峰值加速度的平均隔震率分别为43.8%和24.4%,水平隔震支座和三维隔震支座对桁架峰值等效应力的平均隔震率分别为4.2%和17.7%。水平隔震支座和三维隔震支座对桁架水平地震响应控制效果基本相同,三维隔震支座对结构的竖向地震响应控制效果更好。     

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...     

村镇建筑叠层轮胎隔震支座竖向力学性能试验研究

提出一种利用废旧轮胎的新型村镇建筑简易隔震结构,该结构利用叠层轮胎片制成隔震支座,配合两层齿型圈梁作为房屋隔震层进行隔震。对平面尺寸为180mm×180mm的叠层轮胎隔震支座进行了不同叠层层数下竖向极限承载力试验,发现支座竖向极限压应力离散性较大,取下包络线得到,叠层轮胎隔震支座竖向压应力为9MPa。对叠层轮胎隔震支座进行了不同叠层层数、不同设计压应力下竖向压缩刚度试验,分析得到,随叠层层数自4层增至8层,竖向压缩刚度最高下降53.58%;随设计压应力从3MPa增至6MPa,竖向压缩刚度最高上升80.19%。对叠层轮胎隔震支座进行了不同叠层层数、不同设计压应力下竖向变形性能试验,发现各支座第1次循环竖向刚度较其他循环小,其余循环下支座竖向刚度稳定,变化量小于1%。分析得到该结构竖向力学性能稳定,隔震效果良好,适合我国广大村镇建筑。     

新型三维隔震装置设计及数值模拟

基于铅芯橡胶隔震支座力学性能,设计研发一种新型三维隔震装置,介绍三维隔震装置的构造、变形机理及竖向刚度理论计算公式。将该三维隔震支座用于某工程,基于有限元软件建立结构模型,根据结构特点设计三维隔震支座参数,分析原结构和隔震结构在3条地震波作用下竖向加速度、水平加速度、层间剪力和层间位移响应。结果表明,新型三维隔震支座具有良好的水平隔震性能和竖向隔震性能,均有较好的减振效果。     

新型三维隔震支座的力学性能试验及其隔震性能研究

针对目前三维隔震支座高度大易失稳的问题,提出一种新型三维隔震支座,其特点是通过将竖向隔震弹簧分为两段内嵌于连接水平隔震机构的上、下部结构之中,从而有效减小了支座高度,提高了隔震层稳定性。本文在系统研究了新型三维支座的工作机理、构造设计的基础上,针对竖向弹簧和新型三维支座的力学性能进行了拟静力试验,并讨论了水平剪应变、振幅、加载频率对新型三维支座竖向刚度的影响,最后基于数值分析方法对其隔震性能与传统支座的进行了对比,结果表明新型三维隔震支座具有良好的水平与竖向隔震效果。     

橡胶支座基础隔震结构隔震层软限位加固方法研究

按现行建筑抗震规范建造的橡胶支座基础隔震结构遭遇远场大震或近断层脉冲型地震作用时,隔震层可能发生过大变形,造成隔震支座侧倾失稳。本文提出隔震层软限位加固方案,给出软限位加固主要参数预留距离、限位刚度、阻尼的设计与优化方法。取一栋橡胶支座基础隔震钢筋混凝土框架结构,以近断层地震动作用为例,对软限位加固参数的设计与优化进行了介绍。优化软限位加固设计参数,可获得隔震层限位与上部结构减震的良好效果。同时给出了两种适用的软限位加固装置。     

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。     

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。     

U型钢棒-滚动隔震支座的设计与数值分析

提出U型钢棒-滚动隔震支座。在滚动隔震支座四周增设U型钢棒阻尼器,以此增强滚动隔震支座的限位、复位能力,整体优化滚动隔震支座的隔震效果。首先,分析研究U型钢数量和宽度的变化对新型支座刚度的影响。然后,结合工程实例设计支座,使用ANSYS模拟分析,结果表明,新型支座更大程度的降低了地震作用下上部结构的位移和加速度,验证了该支座在地震作用下具有可靠的隔震功能。     

橡胶支座隔震结构计算模型与分析方法

详述了橡胶隔震支座的力学性能,包括竖向刚度、水平刚度及等效阻尼比各种理论公式或实际工程简化计算公式,并对隔震支座恢复力模型进行了分析,重点叙述了橡胶支座隔震结构计算模型,最后提出了对橡胶隔震支座研究发展的看法。     

带水平向黏滞阻尼器的弹簧支座隔振结构抗震性能研究

针对弹簧隔振结构具有竖向隔震性能佳、水平减震性能不足的特点,提出一种带水平向黏滞阻尼器的弹簧支座隔振结构,将弹簧支座与黏滞阻尼器组合,既能满足竖向隔振需求,又能在水平向达到减震效果。以上音歌剧院为工程背景,主要研究带水平向黏滞阻尼器的弹簧支座隔振结构的抗震性能。首先通过弹簧支座方案与无隔振方案的对比,得到弹簧支座隔振结构竖向隔振效果显著、水平隔震效果不佳的结论;提出"弹簧隔振支座+黏滞阻尼器"的组合隔振方案,通过详细的方案对比证明组合隔振结构在受力和变形控制上的优越性;对整体结构进行罕遇地震下抗震性能分析,结果表明隔振弹簧可正常工作,黏滞阻尼器发挥良好耗能作用,整体结构处于较优的性能状态。     

建筑隔震限位抗拉支座的性能原理浅析

基础隔震技术的新产品——建筑隔震抗拉橡胶支座，是在原建筑隔震支座性能优势的基础之上，增添了防火、限位、竖向抗拉、抗侧向倾覆等特性，弥补了建筑隔震支座的所有不足，从而最大程度地降低了因地震波所造成的灾害，有力地保障了人民的生命与财产安全。     

滑移摩擦型隔震结构考虑竖向地震作用影响的分析

摩擦滑移型隔震支座具有较好的减震效果和经济性能,越来越多地应用于结构隔震.这种支座屈服力取决于滑动摩擦力,与摩擦系数和支座竖向压力有关.地震动是多维的,本文考虑双向地震动,分析了采用摩擦滑移型支座隔震的质量块、基础隔震结构和顶层隔震结构,在不同摩擦系数和地震烈度情况下竖向地震作用对结构水平地震反应的影响.计算表明,在大摩擦系数、高烈度情况下,竖向地震作用对基础隔震和设备隔震有一定影响,建议考虑竖向地震作用的影响;而在小摩擦系数时则可忽略.并且,适当的屈服后刚度可以减小竖向地震作用的影响.     

竖向地震作用对钢筋混凝土框架结构及三维隔震结构的影响

为了研究竖向地震作用对结构地震反应的影响以及三维隔震结构隔震效果,采用MATLAB编程计算了考虑竖向地震作用的反应谱,分析了竖向地震作用对结构加速度、速度与位移的影响;采用Open Sees分析程序建模并模拟了钢筋混凝土结构振动台试验,验证了有限元模型的正确性。在此基础上,设置了三维隔震层并对隔震结构与非隔震结构分别进行了动力时程分析,对比分析了隔震、非隔震结构加速度、位移反应以及梁柱截面内力的变化。分析表明:新型三维弹簧隔震结构隔震效果良好,竖向地震动可以进一步降低水平减震系数;设置隔震墩能有效减小框架梁支座截面内力,但对梁跨中截面内力改变较小。