鉛芯橡膠隔震支座恢復(fù)力模型多因素作用解耦分析結(jié)果討論

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1、萬方數(shù)據(jù)第3l卷第2期20“年6月華南地震SoUTHCHINAJoURNALoFSEISMoLoGYV01．31．No．2Jun．，20ll鉛芯橡膠隔震支座恢復(fù)力模型多因素作用解耦分析結(jié)果討論鐘先鋒1．(1．深圳IH建筑設(shè)計(jì)研究總院有限公司。廣東劉文光2深圳51803l；2．上海大學(xué)，上海200072)摘要：綜合國內(nèi)外對(duì)鉛芯橡膠支座力學(xué)性能的試驗(yàn)研究成果．考慮各種岡素對(duì)支座水平方向恢復(fù)力模型的影響，提出了主要相關(guān)影響兇素的修正系數(shù)。依次對(duì)支座模型進(jìn)行解耦分析。分析結(jié)果可以用來修正常用的鉛芯橡膠支座恢復(fù)力模型。關(guān)鍵詞：鉛芯橡膠支座；恢復(fù)力模型；多因素耦合作用；解耦分

2、析中圖分類號(hào)：P315．9l文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：100l一8662(2011)02卸

3、094—09引言隔震結(jié)構(gòu)在地震作用過程中能夠表現(xiàn)出良好的隔震效果．使上部結(jié)構(gòu)的加速度比之普通結(jié)構(gòu)降低一個(gè)數(shù)量級(jí)左右。而且實(shí)際經(jīng)驗(yàn)證明隔震結(jié)構(gòu)是一種優(yōu)良的結(jié)構(gòu)體系。但是。結(jié)構(gòu)中隔震支座的恢復(fù)力性能受到較多因素的影響。實(shí)驗(yàn)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)表明．支座的豎向壓應(yīng)力、水平位移、加載頻率、溫度以及使用年限對(duì)支座的屈服力和屈服后剛度都會(huì)產(chǎn)生較大的影響，而且?guī)追N因素相互作用，相互關(guān)聯(lián)，這就給結(jié)構(gòu)分析過程中支座恢復(fù)力模型的確定帶來一定的困難。《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50011—2010(以下稱規(guī)范)

4、采用以下方法考慮了上述幾種相關(guān)因素對(duì)支座恢復(fù)力模型的影響：對(duì)耐久性要求．在經(jīng)歷相應(yīng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期的耐久試驗(yàn)后，隔震支座的剛度變化不超過初期值的±20％；對(duì)豎向壓應(yīng)力。主要是限制橡膠隔震支座的平均壓應(yīng)力；對(duì)水平向減震系數(shù)計(jì)算．應(yīng)取剪切變形100％的等效剛度和等效黏滯阻尼比；對(duì)罕遇地震驗(yàn)算，宜采用剪切變形250％時(shí)的等效剛度和等效黏滯阻尼比，當(dāng)隔震支座直徑較大時(shí)可采用剪切變形100％時(shí)的等效剛度和等效黏滯阻尼比。規(guī)范對(duì)模型水平剛度給出了一個(gè)設(shè)計(jì)參考值，但沒有給出特定使用條件下的水平剛度值。對(duì)隔震結(jié)構(gòu)進(jìn)行非線性分析時(shí)．需要確定支座的屈服力和屈服后剛度，而此兩項(xiàng)也

5、J樣受到卜

6、述幾種相關(guān)因素的影響。規(guī)范對(duì)此也沒有給出取值標(biāo)準(zhǔn)?。這就給不同使用條件下對(duì)支座恢復(fù)力模型數(shù)值的確定帶來不便，進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)計(jì)算的精度。收稿日期：20ll—Ol一14作者簡(jiǎn)介：鐘先鋒，男，1982年生。碩上研究生．從事工程減震研究．E一啪il：z】【f2008@126．com．萬方數(shù)據(jù)2期鐘先鋒等：鉛芯橡膠隔震支庵恢復(fù)力模型多因素作用解耦分析結(jié)果討論95針對(duì)各種相關(guān)因素對(duì)支座力學(xué)性能的影響，國內(nèi)外已經(jīng)進(jìn)行較多的研究，文獻(xiàn)[2]f3]研究了鉛芯橡膠隔震支座的基本力學(xué)性能和長(zhǎng)期力學(xué)性能，文獻(xiàn)[4][5]對(duì)其各種相關(guān)因素、老化徐變特性和溫度性能進(jìn)行了研究，文獻(xiàn)[6]給出了日

7、本常川的鉛芯橡膠支座各種相關(guān)性的試驗(yàn)數(shù)據(jù)等。然而，上述試驗(yàn)研究雖然指出了各種相關(guān)因素的影響，但是沒有定量地給出其影響的程度和修正系數(shù)。所以還小能運(yùn)J}I于實(shí)際。要提高隔震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和分析的可靠性。就要定量把握支座的剪切變形、軸向壓應(yīng)力、加載頻率、溫度以及橡膠老化等相關(guān)岡素對(duì)支座從微小變形到破壞變形的滯同特性的影響。因此本文綜合閏內(nèi)外有關(guān)鉛芯橡膠支座力學(xué)性能的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，針對(duì)上述五種因素對(duì)隔震支座恢復(fù)力模唰的影響進(jìn)行解耦分析．分析結(jié)果適用’j二現(xiàn)有常用的鉛芯橡膠支座的恢復(fù)力模型。1數(shù)據(jù)擬合和分析方法由于四次樣條曲線擺動(dòng)小，函數(shù)廠(菇)在區(qū)間(o，6)內(nèi)光滑，同時(shí)經(jīng)過給定

8、的數(shù)據(jù)點(diǎn)集I(戈。％)lM=0，所以采用四次樣條曲線。通過依次提出各年u關(guān)因素對(duì)鉛芯橡膠支座恢復(fù)力模型的修正系數(shù)來進(jìn)行多兇素解耦分析。思路如下：把試驗(yàn)結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)化．壓力以10MPa為基準(zhǔn)，剪切變形以100％為基準(zhǔn)。頻率以0．1Hz的為基準(zhǔn)，溫度以常溫20℃為藎準(zhǔn)，并把這些情況下的試驗(yàn)結(jié)果取ff【做為標(biāo)準(zhǔn)值“l(fā)”．其它使用條件下的試驗(yàn)結(jié)果與之相比。就得到各種不同使川條件下的模型相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)條件下的模刑的修I卜系數(shù)。2鉛芯橡膠支座的恢復(fù)力模型修正用雙線性模型或者其它一些模型表示鉛芯橡膠支座滯回曲線時(shí)．可以用屈服后剛度(K“)和初始剛度(救玩)兩種彈簧、以及屈服力(Qcf)

9、進(jìn)行模型化。本文提出的修JF內(nèi)容主要為針對(duì)屈服后剛度和艋服力進(jìn)行的。2．1剪切變形相關(guān)性總結(jié)文獻(xiàn)[2][4][6]中的剪切變形對(duì)支座屈服后剛度和屈服力的影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行歸一化處理，取均值，得坷服后剛度、屈服力與剪切變形1：H關(guān)惟在試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)上的修正系數(shù)．如表l和表2。表l屈服后剛度與剪切變形的相關(guān)性在試驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)上的修正系數(shù)表’rabIelCorrectionpa髓metersofthecorreIationofyieIdedstimle鷂andsh明rdeformationattestdatjIpoints萬方數(shù)據(jù)華南地震3l卷裹2屈服力與剪切變形的相關(guān)性在試驗(yàn)

10、散據(jù)點(diǎn)上的