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组合隔震支座性能和隔震建筑地震反应试验研究

浏览次数: 发布时间:2015年3月24日 17:22

  本项目研究工作主要包括两个部分:

  1)隔震支座分析模型的归纳总结、隔震支座与结构柱串联系统和串联组合支座的水平刚度特性的理论和试验研究;

  2)铅芯橡胶支座隔震体系在多维地震动输入下的振动台试验,由此得出多维地震输入对隔震结构的反应影响和设计建议。主要的创新工作和成果如下:

  1.在总结和讨论多个隔震支座分析模型的特点和适用性的基础上,结合工程应用实际,着重分析了隔震支座与结构柱串联系统和组合支座水平刚度特性的计算方法。数值计算表明,由于在一般情况下结构柱的变形很小,结构柱与橡胶支座直接串联的做法是允许的;当橡胶支座的直径比较大时,应用组合支座有利于发挥其多遇地震作用下的隔震效果。解决了隔震工程应用中橡胶支座直接安装在结构底部柱顶部的可靠性问题和刚度计算方法,对于工程应用具有重要的指导作用。

  2.有针对性地对铅芯隔震组合支座的竖向和水平向的刚度特性进行了试验研究,比较了单个支座和组合支座的竖向刚度、水平等效刚度、等效阻尼比和水平屈服后刚度等特性,得出了组合支座的刚度特性主要由较小的支座决定,阻尼特性主要由较大的支座决定。研究表明铅芯橡胶支座中的铅芯在一定程度上增加了支座的剪切刚度,对弯曲刚度的影响则可以忽略不计,并按照这一结果给出了考虑铅芯修正的组合支座的水平刚度计算公式,通过理论公式的计算结果与试验实测值的比较,验证了理论公式的适用性。对于组合隔震支座在实际工程应用中的水平刚度取值给出了实用计算方法,对于组合隔震支座的工程应用具有重要推动作用。

  3.设计、完成了铅芯橡胶支座作为水平隔震元件,采用国内最大的1:2大比例三层钢框架模型分别在四种地震波的多维地震输入下的振动台试验,详尽考察了在不同水准的地震波输入时,竖向和三向地震动输入对水平隔震效果的影响和上部结构的竖向地震反应差异,发现多向地震动输入对隔震结构隔震效果的影响不能忽视,隔震体系对结构的竖向反应有一定的放大作用,并且三向输入与竖向单向输入相比,竖向反应有不同程度的增大,并给出了相应的设计分析建议:

  1) 隔震结构的设计分析时,如果仅仅考虑单向地震输入,建议一般同时计算两个不同主轴方向的结构反应,以最不利的分析结果作为设计依据;若在计算中仅考虑单向地震输入时,建议对最不利的加速度分析结果乘以一个1.25的放大系数;

  2)当仅考虑单向地震输入,建议将隔震层的位移乘以1.2~1.4的放大系数作为设计依据;

  3)三向地震输入对隔震结构的竖向反应影响应适当考虑。 本项目研究包括隔震支座串联系统性能和隔震建筑的地震反应分析和设计方法,其成果对于隔震结构的工程设计和扩大推广具有重要指导作用,使隔震建筑设计更合理可靠。其应用价值主要体现在以下两个方面:

  1.结构柱与隔震支座串联系统和组合支座的刚度分析方法对于隔震技术的实际工程应用具有重要的指导意义,为设计人员提供了明确的设计分析方法,必将推动隔震技术的工程应用。

  2.多维地震动输入对隔震建筑的反应影响试验研究和分析给出了相应的设计建议,可指导设计人员进行更加可靠的隔震支座选型和隔震上部结构设计。

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