串联隔震体系的大变形力学行为分析与试验


   隔震建筑普遍采用由叠层橡胶支座和地下室悬臂柱组成的串联隔震系统。叠层橡胶支座由薄橡胶片与钢板分层叠合而成,具有很大的竖向刚度、较小的水平刚度和很大的变形能力,其中在压应力作用下具有较小的水平刚度是其最重要的力学性能。
  Gent最早基于Haringx 理论研究了叠层橡胶支座的力学性能。Koh 和Kelly为了简化计算提出了双自由度力学模型,分析了叠层橡胶支座在大水平位移时的力学性能。Nagarajaiah 等改进Koh - Kelly 双自由度力学模型得到了更精确的临界荷载和水平刚度,Buckle用试验验证了改进模型的有效性。随着高层隔震建筑的大量出现,Kelly 和Warm 等分析了叠层橡胶支座的竖向刚度和拉伸屈曲。Liu 和Yang提出隔震支座的一些基本概念,较系统的建立了隔震支座各种力学性能的计算理论和评价方法。王建强等研究了上部结构( 偏心) 对基础滑移隔震结构平-扭耦联地震反应的影响。周锡元、韩淼等在Harings 和Gent 研究基础上建立了柱串联隔震系统的分析模型,推导出柱串联隔震系统的水平刚度计算公式及临界荷载求解公式。
  研究首先基于考虑轴向伸长、一阶剪切变形的Timoshenko 梁模型,建立串联隔震体系大变形分析几何非线性控制方程,并利用微分求积单元法进行大变形分析。结果表明串联隔震体系在大变形时,变形主要集中在橡胶隔震支座出,地下室悬臂柱变形较小; 地下室悬臂柱的内力呈近均匀分布,与试验中地下室悬臂柱裂缝呈均匀分布相一致。计算结果与所做试验结果规律一致。

  参考资料:杜永峰;朱前坤;李慧;《串联隔震体系的大变形力学行为分析与试验》,2011年11期,《振动与冲击