上下表面具有相对转动的橡胶隔震支座性能研究

发布时间：2020-05-13 12:47

【摘要】：在大跨度空间结构中运用隔震技术,其往往是在基础与上部结构之间设置隔震支座,设计时保证橡胶隔震支座上下表面相互平行,从而达到结构安全的目的。而对于一些已建成的空间结构,在使用过程中其橡胶隔震支座上下表面往往会发生明显相对转动,表明此时橡胶隔震支座已经发生一定角度的转动,势必会直接影响橡胶隔震支座的力学性能以及隔震效果,从而影响建筑的整体性和安全性。为了研究大跨度空间结构支座转动问题,本文对有转角的橡胶隔震支座力学性能进行了有限元仿真模拟和试验分析。本文主要研究内容和结论如下:(1)支座转动原因分析。对国内外采用橡胶隔震支座的大跨空间结构工程资料进行分析与总结,找出大跨度空间结构中橡胶隔震支座产生转角的原因,并确定支座的有限元模型和试验方案。(2)有限元分析。运用有限元软件ABAQUS建立带转角的支座模型,对有转角支座的水平性能、稳定性能、钢板应力等性能分析及水平性能参数分析。结果表明,三向(X向、Y向和45°向)水平位移加载下,水平刚度先随转角的增大而减小,之后水平刚度随转角的增大而增大(小变形范围内);在工程受力范围内,竖向压力对水平刚度的影响较小;与无转角的橡胶隔震支座相比,含转角的橡胶隔震支座会侧向“鼓出”,影响支座稳定性,且支座转角方向与地震水平力同向时隔震性能最差;四种不同情况下(不同本构、不同中心孔径、不同剪切模量和不同单层橡胶厚度)都可得出,当剪应变较小时,有转角支座的水平刚度要小于无转角支座的水平刚度,当剪应变较大时,有转角支座的水平刚度要大于无转角支座的水平刚度。而大变形时,有转角支座的水平刚度要小于无转角支座的水平刚度。(3)试验分析。为了验证有限元分析结果的合理性,对有转角橡胶隔震支座的水平性能、滞回性能、稳定性能、破坏性能等力学性能进行试验分析。结果表明,对于无转角支座,随着水平位移增大,水平刚度会增大,阻尼比略为增大;对于有转角支座,支座水平刚度随转角增大而减小,阻尼比随着转角的增大而增大;稳定性方面,试验中支座也会侧向“鼓出”,转角愈大,“鼓出”现象愈明显;为了使支座具有较好的隔震性能,建议支座允许转角为0.01rad,对应最大水平剪应变不超过200%,或者允许转角可以大些,对应水平剪应变小些,但是最大转角不要超过0.02rad。(4)试验与有限元分析结果对比。结果表明,两者分析结果吻合较好,支座水平性能与稳定性分析结果偏差都在可接受范围内。
【图文】：

抗震结构

刚度越大，所受到的地震作用力也就越大，进而使得结构设也增大，以致于产生恶性循环且抗震效果一般，在未知的地震发生时难以，还大大提高了建筑造价。而隔震结构可以克服这些难题，减轻地震作用验证了隔震技术的有效性，抗震结构在地震作用下发生的变形如图 1-1 所技术的理论出发点是：基础与上部建筑物的水平位移越大，结构所受地震力越大，水平位移就越小[3]。结构隔震体系是指在结构底部与基础(或底部某种由隔震装置而形成的结构体系，它包括上部结构、隔震装置和下部结震体系能有效地减轻结构地震反应，基础隔震结构的上部结构加速度反应固定结构加速度反应的1/4～1/12，还可以较大的降低房屋造价(7度区1%-3%-15%，9 度区 10%-20%)和降低上部结构建筑设计限制等优势[1]。除基础学者[4-6]还提出了层间隔震及相关研究，得到了层间隔震也具有较好的隔的本质是使结构或构件与可能引起破坏的地震地面运动或支座运动分离开或解耦是通过增加系统的柔性和提供适当的阻尼来实现的[7]，隔震结构地的变形状态如图 1-2 所示。

隔震结构

刚度越大，所受到的地震作用力也就越大，进而使得结构设也增大，以致于产生恶性循环且抗震效果一般，在未知的地震发生时难以，还大大提高了建筑造价。而隔震结构可以克服这些难题，减轻地震作用验证了隔震技术的有效性，抗震结构在地震作用下发生的变形如图 1-1 所技术的理论出发点是：基础与上部建筑物的水平位移越大，结构所受地震力越大，水平位移就越小[3]。结构隔震体系是指在结构底部与基础(或底部某种由隔震装置而形成的结构体系，，它包括上部结构、隔震装置和下部结震体系能有效地减轻结构地震反应，基础隔震结构的上部结构加速度反应固定结构加速度反应的1/4～1/12，还可以较大的降低房屋造价(7度区1%-3%-15%，9 度区 10%-20%)和降低上部结构建筑设计限制等优势[1]。除基础学者[4-6]还提出了层间隔震及相关研究，得到了层间隔震也具有较好的隔的本质是使结构或构件与可能引起破坏的地震地面运动或支座运动分离开或解耦是通过增加系统的柔性和提供适当的阻尼来实现的[7]，隔震结构地的变形状态如图 1-2 所示。
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU352.12

【参考文献】