钢筋沥青隔震装置弹塑性二阶稳定研究及工程应用

发布时间：2020-09-24 16:34

　　隔震技术由来已久,20世纪60年代兴起的基础隔震技术在国内外经过了大量的研究、试验与工程实践,尤其是强震的考验,证明这是一种有效减小建筑结构地震损失的方法。与传统的抗震方法相比,隔震技术拥有其独特的长处,并且推广应用前景巨大,近些年来发展十分迅速。地震是一种突发性极强,对社会破坏性巨大的自然灾害,事关到人类的生命财产安全。我国土地面积辽阔,百分之七十左右的地区处于地震区,并且,我国是一个发展不平衡的大国,许多村镇地区的房屋在建造过程中,由于抗震意识的不足,没有做好必要的抗震措施,在较小的地震发生时就容易损坏甚至倒塌。我们课题组针对传统隔震技术价格高昂和国内农村地区经济状况落后这一矛盾,提出了一种经济、安全、简便、隔震效果良好的新型隔震技术,即钢筋沥青隔震技术,十分适于在广大农村地区应用。为了进一步完善钢筋沥青复合隔震装置在多遇地震下的设计理论,并充分发挥隔震竖向钢筋在多遇地震下的承载能力,对钢筋沥青隔震装置弹塑性二阶失稳进行了研究。本文通过等效弯矩求非线性曲率的方法,得出了在任意竖向荷载与水平荷载作用下隔震竖向钢筋任意截面真实弯矩与真实曲率一一对应的线性或非线性关系,然后,利用虚力原理和“平截面变形”假定,在钢筋沥青隔震装置弹性二阶失稳设计理论的基础上,使用逐步加大竖向荷载与水平荷载的弹塑性静力二阶推覆分析方法,对隔震竖向钢筋进行了各种工况下的弹塑性二阶失稳计算,得出了各种工况下隔震竖向钢筋的极限承载力,并对计算结果进行分析,得到隔震竖向钢筋在各种工况下极限承载力的拟合算法,由此提出了钢筋沥青隔震装置弹塑性二阶失稳的设计方法。通过对隔震试件进行各种不同工况的振动台试验,验证该设计方法的可靠性,结果表明:当隔震钢筋端部截面弯矩大大超过弹性极限弯矩,截面边缘纤维深度进入塑性时,试件仍未坍塌或者倾斜,隔震钢筋仍然能保持正常工作,具有足够的安全储备。故按照此种方法来进行钢筋沥青隔震装置弹塑性二阶失稳极限承载力计算,是偏于安全的,在该设计方法下,允许隔震钢筋端部极限弯矩在各种工况下得到1.25~1.6倍的提高,从而使钢筋沥青隔震装置理论承载力得到提高,使得隔震钢筋用量更少,总刚度更小,隔震效果更好。另外,本文基于该技术的已有成果,结合本文的研究内容,对钢筋沥青隔震装置的设计思路及设计流程进行了说明。并最后以一栋三层房屋隔震设计为例,逐步演示了钢筋沥青隔震装置的设计流程。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU352.12
【部分图文】：

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方向的刚度较小，能有效增加房屋的基本周期，减小上部结构的动力响应，从而减轻其损坏程度。图1.1 隔震层横断面图图1.2 隔震层立面图预制钢筋沥青隔震墩包括上墩块、下墩块、墩壁、隔震竖向钢筋以及沥青油膏等。上墩块与下墩块主要用来固定隔震竖向钢筋，并形成上部荷载由上墩块传到隔震竖向钢筋，再传到下墩块，再传到基础这一完整的传力路径；墩壁与砖墩功能类似，主要用来限制隔震竖向钢筋的相对位移，使隔震装置始终处于一个相对稳定的运行状态；沥青油膏将隔震竖向钢筋外表面与空气隔离开来，能有效的防止钢筋锈蚀，同时也能提供阻尼，耗散部分地震能量。相比于钢筋沥青隔震层，钢筋沥青隔震墩的优点在于，它能够预制生产，现场可以直接进行干作业，简化了施工工艺，缩短了工期。钢筋沥青隔震技术具有施工简易、成本低廉、构造简单、便于维护等特点

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2.1 弹性二阶失稳计算方法2.1.1 计算模型隔震竖向钢筋受力简图如图2.1所示。为安全起见，在进行隔震层多遇地震下的抗震验算时，不考虑沥青油膏阻尼、砖墩的水平抗剪能力和竖向抗压能力的影响。由于隔震层上圈梁和下圈梁的刚度比隔震竖向钢筋的刚度大很多，可以将隔震竖向钢筋看成下端固定，上端只能在水平方向移动的梁来分析。图2.1 钢筋受力简图2.1.2 计算理论隔震竖向钢筋可以简化成图 2.1 所示的压弯受力构件，当考虑竖向荷载带来的二阶效应时，可按如下思路进行分析：先不考虑轴向压力，在水平方向作用力 F作用下，杆件发生初始变形0 ；再考虑轴向压力

【参考文献】