【摘 要】
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在罕遇或极罕遇地震作用下,由于隔震支座变形能力有限,为了防止结构因隔震层水平位移超限失效而破坏,传统的方法需要设置保护装置或者其他方法来保护隔震层。而且隔震结构在倾覆力矩或结构扭转作用下隔震层边缘支座容易出现受拉情况,同时在某些工程中,隔震支座也需要考虑竖向隔震。因此针对一种新型抗拉、限位、阻尼的橡胶支座开展有限元模拟分析,并研究其工程隔震性能。本文研究的约束橡胶支座在支座发生水平位移时,约束板能
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在罕遇或极罕遇地震作用下,由于隔震支座变形能力有限,为了防止结构因隔震层水平位移超限失效而破坏,传统的方法需要设置保护装置或者其他方法来保护隔震层。而且隔震结构在倾覆力矩或结构扭转作用下隔震层边缘支座容易出现受拉情况,同时在某些工程中,隔震支座也需要考虑竖向隔震。因此针对一种新型抗拉、限位、阻尼的橡胶支座开展有限元模拟分析,并研究其工程隔震性能。本文研究的约束橡胶支座在支座发生水平位移时,约束板能起到限位、阻尼的效果。由于约束橡胶支座减隔震性能较好、工艺简单、具有抗拉、限位、阻尼等性能,因此具有广泛的应用条件。本文针对约束橡胶支座,开展了以下工作:(1)回顾总结了隔震支座的防控失效设计的方法:隔震层设置限位挡块、通过组合隔震支座与通过金属拉索防控等,对不同竖向隔震和限位装置的力学特征展开讨论,并对一种新型具有限位、抗拉性能的约束橡胶支座的构造及研究意义进行介绍。(2)以约束橡胶支座为研究对象,利用ABAQUS软件对其进行竖向刚度、竖向承载力、水平刚度的有限元仿真模拟,分析约束橡胶支座在竖向压缩和压剪状态下橡胶层、钢板层和约束板的应力应变情况。通过与厚层橡胶支座的对比分析,发现约束橡胶支座有更高的竖向刚度、竖向承载力,探讨了钢板数量、橡胶材料硬度对约束橡胶支座的竖向刚度、竖向承载力等性能的影响。通过模拟支座的水平剪切状态,研究分析了约束橡胶支座的水平刚度,模拟结果与理论公式拟合较好。(3)以基于约束橡胶支座的隔震框架结构进行抗震性能分析。分别在限元软件ETABS和Open Sees中建立隔震结构非线性数值模型,进行弹塑性地震响应分析,对比验证在不同软件建立的结构模型的模态、最大层间位移角、基底剪力等参数指标。根据结构、场地条件等信息,选取了3条地震动,用于对比在多遇及罕遇地震作用下框架结构经过隔震设计前后的动力响应。结果显示,基于约束橡胶支座的隔震框架结构各项参数均满足抗震规范要求,验证了约束橡胶支座的隔震性能。(4)以基于约束橡胶支座的基础隔震框架结构为算例,选取每种场地类别15条,共75条天然地震动,分析不同场地条件对结构地震响应的影响。建立结构加速度反应谱第一周期谱值Sa(T1)与结构加速度反应谱峰值Samax的关系式,将结构加速度反应谱峰值Samax作为地震动参数指标;上部结构和隔震层的结构地震概率需求参数指标分别为最大层间位移角(θ)、支座水平位移(δ)与其直径(d)的比值(δ/d)。考虑场地条件,建立同一地震动参数指标下结构概率地震需求模型。
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